[发明专利]一种用于消除钛及钛合金自耗电极焊缝裂纹的焊接方法

说明书

本发明提出了一种用于消除钛及钛合金自耗电极焊缝裂纹的焊接方法，包括：S1、将单根自耗电极装入等离子焊箱中，并抽真空，然后向等离子焊箱中充入氩气；S2、将等离子焊枪沿着自耗电极的横向拼接缝隙开始焊接，焊接至十字拼接缝隙位置前进行收弧；S3、将等离子焊枪从下到上开始沿纵向拼接缝隙的焊接，由纵向移动变为横向移动，完成“L型”焊缝的焊接；S4、将等离子焊枪沿纵向以设定速度断点移动至横向拼接缝隙处，随后焊枪沿横向拼接缝隙以设定速度进行横向焊接，直到将横向缝隙焊接完成，至此完成了一道十字拼接缝隙的断点焊接。本发明改进了传统的“十字”型焊接方式，从而可以消除横向贯穿性裂纹，防止熔炼过程焊缝位置的掉片或掉块现象。

技术领域

本发明属于稀有金属加工技术领域，更具体地，本发明涉及一种用于消除钛及钛合金自耗电极焊缝裂纹的焊接方法。

背景技术

工业化生产钛及钛合金铸锭的主要方法是真空自耗电极电弧炉熔炼，即将辅助电极与自耗电极对焊，随后再自耗电弧炉进行熔炼的方法。在此过程中自耗电极的质量对真空自耗电弧炉熔炼的顺利进行至关重要。自耗电极一般采用单块挤压所生产的电极块进行组拼和对焊制备而成，其组拼和焊接方式根据电极块的形状而有所不同，但多数采用两两横向对接为一节，然后在将两两对接后的单节电极沿纵向依次拼接，并在氩气保护气氛下的等离子焊箱内焊接为自耗电极。为了保证自耗电极具备足够的强度，自耗电极焊接一般采用通焊的方式，即沿自耗电极的纵向和横向拼接缝隙分别进行贯穿性焊接。由于在贯穿性焊接方式中，纵向焊缝与横向焊缝存在交叉，因此该方式也被称为“十字”型焊接。但是，“十字”型焊接方式存在较大的质量隐患：由于自耗电极一般长度约达4m，夹具和料架存在一定变形，因此电极块组拼和夹紧后受到较大夹紧力和变形力的约束。组拼后的电极块经过等离子焊接成为自耗电极后，其将夹紧时的夹紧力和变形力转化为内应力，内应力在十字焊缝处更为集中，由此会在十字焊缝处产生横向的贯穿性裂纹，真空自耗电弧炉熔炼至该焊缝时，必然会存在掉片/块现象，严重时可形成冶金缺陷，这种现象在多元钛合金中表现得更加突出。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出了一种用于消除钛及钛合金焊缝裂纹的焊接方法，改进了传统的“十字”型焊接方式，有效解决了背景技术中提出的问题，有效避免了十字焊缝位置出现的横向贯穿性裂纹，可以防止熔炼过程焊缝位置的掉片或掉块现象，提高了钛及钛铸锭的质量可靠性。

本发明提供的具体解决方案包括如下步骤：

S1、将配料和混料完成的单块电极压制成若干个电极块，其中，每2块组拼为一节，将多节组拼为单根自耗电极，将单根自耗电极装入等离子焊箱中，并抽真空，然后向等离子焊箱中充入氩气；

S2、调整等离子焊枪，使其位于其中一道待焊的拼接缝隙正中心的位置，随后焊枪沿横向拼接缝隙以设定速度进行横向焊接，并以此作为该待焊拼接缝隙的起弧位置，将等离子焊枪沿着自耗电极的横向拼接缝隙开始焊接，焊接至十字拼接缝隙位置前一定距离处进行收弧；

S3、将等离子焊枪以设定速度断点移动至纵向拼接缝隙下端的最远处，从下到上开始沿纵向拼接缝隙的焊接，当纵向焊接完焊缝以后，由纵向移动变为横向移动，沿平行于横向拼接缝隙的方向焊接完成后进行收弧，完成“L型”焊缝的焊接；

S4、将等离子焊枪沿纵向以设定速度断点移动至横向拼接缝隙处，随后焊枪沿横向拼接缝隙以设定速度进行横向焊接，直到将横向缝隙焊接完成，至此完成了一道十字拼接缝隙的断点焊接。

可选地，所述焊接方法还包括：

在完成了一道十字拼接缝隙的断点焊接以后，用同样的方法完成单根自耗电极的所有十字拼接缝隙的焊接，然后再等离子焊箱内的氩气保护下冷却时间≥20min后出炉，最终获得自耗电极。

可选地，所述步骤S1中真空度≤7Pa，漏气率≤1.2Pa/min，充入氩气的压力≥60kPa。