[发明专利]一种钛合金支撑环熔焊气体保护拖罩及保护方法

说明书

【技术领域】

本发明属于航空发动机制造领域，具体涉及一种钛合金支撑环熔焊气体保护拖罩及保护方法。

【背景技术】

钛合金的化学活性大，不仅在熔化状态极易和空气中的氮、氢、氧等元素发生氧化化学反应，当温度在400℃以上的高温固态区域时，也极易和空气中的氮、氢、氧等元素发生氧化化学反应。钛合金如果发生氧化现象，表面颜色会发生变化，当表面颜色呈黄色时，氧化物为TiO，表示有轻微氧化；当表面颜色呈蓝色时，氧化物为Ti₂O₃，表示氧化严重，当表面颜色呈灰色时，氧化物为TiO₂，表示氧化非常严重。氧化情况的轻重反映出保护效果的好坏。因此，焊接时，对熔池、焊缝及温度超过400℃以上的热影响区域都要进行妥善保护。在航空发动机制造领域，钛焊缝熔化区所允许的最大表面颜色程度为浅黄色(即浅麦秸色)，即：仅有银白色和浅黄色两种表面颜色可接受。钛焊缝热影响区所允许的最大表面变色程度为离合格焊缝边为1.58mm的一条间断的浅褐色线条。

目前，在将环形的两个“【”型，内、外两道环形对接焊缝，焊接而成的钛合金支撑环(见图1)，在熔焊加工过程中，需要在焊接位置进行局部气体保护。具体的，该支撑环由两件机加件对接焊接而成。两条焊缝周长各3000mm多，焊后形成封闭的死腔，焊接处厚度2.4mm，零件材料为Ti230。焊缝距外侧端面5mm，中间呈环状封闭腔体。在外圆对接环焊缝加工过程中，不仅外圆对接环焊缝和焊缝热影响区发生氧化现象，而且因支撑环外侧面距离焊缝仅仅5mm，在焊接过程中，在靠近电弧柱处，支撑环外侧面接近焊缝熔池处，由于温度较高，如果没有氩气保护或者保护不当，在没有进入保护区时，就已经发生了氧化现象，使得保护措施不起作用。因此，采用传统的局部气体保护拖罩，只能解决部分温度超过400℃以上的热影响区域不被氧化，支撑环外侧面热影响区域仍然存在氧化现象，无法保证产品质量，因而不能采用。传统充氩箱整体保护方法，受支撑环结构影响，支撑环的最大外轮廓直径达1043mm，需采用大型充氩箱整体保护，使得设备庞大，设备费用高昂。因此，不采用该方案。

【发明内容】

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种钛合金支撑环熔焊气体保护拖罩及保护方法，在钛合金支撑环在熔焊加工过程中，该保护拖罩能够确保焊缝熔池以及零件温度超过400℃以上的热影响区域不被氧化。

本发明的技术方案如下：

一种钛合金支撑环熔焊气体保护拖罩，包括拖罩主体，拖罩主体为前面和底面开口的盒子结构，拖罩主体顶面的前端开设有焊枪喷嘴安装孔，顶面上设有通氩气上管，拖罩主体左侧面的下端连接有倾斜侧板，倾斜侧板向拖罩主体的外侧倾斜，拖罩主体右侧面上连接有腹板，腹板的侧面连接有通氩气侧管，倾斜侧板的下端以及拖罩主体右侧面的下端均为与支撑环的外圆焊接面曲率相同的圆弧结构。

通氩气侧管的出气端设有第一不锈钢丝网。

腹板的下端为与支撑环的外圆焊接面曲率相同的圆弧结构。

焊枪喷嘴安装孔开设于拖罩主体顶面的最前端，腹板的前端延伸出拖罩主体顶面的前端20～30mm。

腹板包括倾斜部和竖直部，倾斜部的下端与竖直部连接，上端朝向拖罩主体右侧面并与拖罩主体右侧面连接，竖直部与拖罩主体右侧面之间的距离为10～12mm。

腹板还包括内弯部，内弯部的一端与竖直部的下端连接，另一端朝向竖直部的内侧。

通氩气上管为L型，包括第一边和第二边，通氩气上管与拖罩主体顶面的连接部设置在拖罩主体顶面的后端，通氩气上管的第一边穿过拖罩主体顶面并伸入拖罩主体的内腔，通氩气上管的第二边处于拖罩主体的内腔，并从拖罩主体顶面的后端伸向拖罩主体顶面的前端，第二边朝向拖罩主体顶面的方向均匀开设有出气孔。

第二边的外周包覆有第二不锈钢丝网。

所述拖罩主体为长方形盒子，长度为180-220mm。

一种钛合金支撑环熔焊气体保护方法，包括如下步骤：

步骤1，将支撑环通过夹具本体安装在焊接变位器上；

步骤2，通过拖罩主体上的焊枪喷嘴安装孔将钛合金支撑环熔焊气体保护拖罩与焊枪的喷嘴固定连接；

在拖罩主体与焊枪连接时：

拖罩主体处于支撑环外圆焊接面的对接环焊缝和焊缝热影响区的上方，倾斜侧板的下端通过倾斜侧板的圆弧结构与支撑环的外圆焊接面紧邻，并处于外圆焊接面上焊缝热影响区边缘外侧；或者倾斜侧板的下端通过倾斜侧板的圆弧结构与夹具本体的拖罩主体右侧面紧邻；