[发明专利]一种超大厚度钛合金构件的电子束复合窄间隙TIG焊接方法

说明书

一种超大厚度钛合金构件的电子束复合窄间隙TIG焊接方法，用于对焊接厚度在180～300mm的钛合金构件进行焊接，其焊接坡口由I型电子束焊缝和U型窄间隙坡口构成，I型电子束焊缝的厚度小于180mm，U型窄间隙坡口位于I型电子束焊缝沿厚度方向的一侧或两侧，且分别位于I型电子束焊缝两侧的U型窄间隙坡口的厚度相同，U型窄间隙坡口远离I型电子束焊缝一端的开口宽度大于其靠近I型电子束焊缝一端的开口宽度，使U型窄间隙坡口的两个相对的侧壁与I型电子束焊缝所在的平面之间均具有5～10°的夹角，且两侧的夹角大小相等，就能通过电子束焊接和窄间隙TIG焊接方法配合实现超大厚度钛合金构件的焊接，并且避免未熔合缺陷，保证焊接质量。

技术领域

本发明涉及钛合金焊接领域，尤其涉及一种超大厚度钛合金构件的电子束复合窄间隙TIG焊接方法。

背景技术

钛合金具有良好的耐蚀性、透声性和高的比强度等优点，被称为“海洋合金”。随着海洋装备的快速发展，钛合金在船舶领域、深海装备等方面的应用需求越来越大。同时，厚板钛合金的应用也越来越广泛，已经出现焊接厚度在200～300mm的超大厚度钛合金构件。目前针对钛合金焊接，常用的焊接方法包括电子束焊接和窄间隙TIG焊接，电子束焊接的焊接厚度最大无法超过180mm，且电子束焊接需要在真空室内进行，大型钛合金构件由于受尺寸限制无法进行电子束焊接；相比普通TIG焊接，窄间隙TIG焊接在焊接过程中填充量小、焊接变形和接头残余应力小、接头力学性能好，但在超大厚度钛合金构件的焊接过程中，窄间隙TIG焊接存在焊接效率低、应力过大等不足，因此现有的电子束焊接和窄间隙TIG焊接均无法满足超大厚度钛合金构件的焊接要求。针对于焊接厚度较大的问题，发明专利CN105345231A中提供了一种大厚度马氏体耐热钢隔板电子束复合窄间隙MAG焊接方法，但其所采用的MAG焊接无法应用于钛合金构件，并且其中的窄间隙深U型MAG焊接坡口会造成金属溶液在坡口侧壁垂直过渡，因此容易出现未熔合问题，同样无法满足超大厚度钛合金构件的焊接要求。

发明内容

为解决现有技术中超大厚度钛合金构件难以进行焊接的问题，本发明提供了一种超大厚度钛合金构件的电子束复合窄间隙TIG焊接方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种超大厚度钛合金构件的电子束复合窄间隙TIG焊接方法，用于对焊接厚度在180～300mm的钛合金构件进行焊接，包括以下步骤：

步骤一、在钛合金构件上加工焊接坡口，焊接坡口由I型电子束焊缝和U型窄间隙坡口构成，I型电子束焊缝的厚度小于180mm，U型窄间隙坡口位于I型电子束焊缝沿厚度方向的一侧或两侧，且分别位于I型电子束焊缝两侧的U型窄间隙坡口的厚度相同，U型窄间隙坡口远离I型电子束焊缝一端的开口宽度大于其靠近I型电子束焊缝一端的开口宽度，使U型窄间隙坡口的两个相对的侧壁与I型电子束焊缝所在的平面之间均具有5～10°的夹角，且两侧的夹角大小相等；

步骤二、对步骤一加工成的焊接坡口进行清理后，将钛合金构件置于工作台上对接装配，并进行预定位；

步骤三、对I型电子束焊缝进行焊接，控制电子束焊接参数为：加速电压150kV，聚焦电流1800～2500mA，束流150～280mA，焊接速度1.5～4.5mm/s；

步骤四、电子束焊接完成后，对U型窄间隙坡口进行TIG焊接，控制窄间隙TIG焊接参数为：焊接电流180～270A、送丝速度1.0～2.5m/min、焊接速度12～20cm/min、焊接电压10～15V、保护气流量11～25L/min；

步骤五、对焊缝外侧进行TIG盖面焊接，控制盖面焊接参数为：焊接电流250～280A、送丝速度1.5～2.5m/min、焊接速度12～20cm/min、焊接电压10～15V、保护气流量11～25L/min，即完成钛合金构件的焊接。