专利名称：一种钛合金厚板窄间隙tig自动焊接工艺的利记博彩app
技术领域：
本发明属于焊接技术领域，尤其涉及到一种钛合金厚板窄间隙TIG自动焊 接工艺。
背景技术：
随着现代工业及国防装备的日趋大型化、高参数化，厚板、超厚板焊接金 属结构的应用愈来愈广泛，窄间隙焊接技术成为现代工业生产中厚板结构焊接 的首选技术。
据有关文献表明，钛合金的窄间隙焊接可以采用低强度等级的焊丝来焊高 强度等级的母材，通过窄间隙条件下啮合强化作用得到了与母材等强的强化焊 缝。根据上网检索到的材料分析,关于铁合金、铝合金相关的窄间隙焊接文章比 较多，钛合金窄间隙焊接相关的资料比较少，最早进行钛合金厚板窄间隙焊接 的是俄罗斯的中央材料研究院，而我们闺家进行这些方面的研究很少报道。
目前应用于钛合金厚板的TIG焊接，在进行钛合金大厚板焊接时需开较大 坡口，焊接道次多、焊接热影响区宽、焊接残余应力大、焊接变形大、焊接效 率低等，这些在一定程度上限制了 TIG焊接在中厚板焊接中的应用。
发明内容
针对上述问题的不足之处，本发明提供了一种钛合金厚板窄间隙TIG自动 焊接工艺，该焊接工艺可以解决钛合金大厚板窄间隙自动TIG焊接工艺技术难 题，实现钛合金厚板窄间隙TIG自动焊接，具有生产效率高、生产成本低、接
头的残余应力和残余变形小、焊缝组织相对细小、接头力学性能好。 为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案-所述的钛合金厚板窄间隙TIG自动焊接丁艺包含焊接过程采用的焊枪形 式、焊缝铺展形式、焊接坡口形式、焊接过程参数选择、焊接过程保护气氛的 选择、焊接应力的消除六项内容，各内容分述如下
I 、焊接过程釆用焊枪的形式
焊接过程可根据焊接坡口的深度选择不同的焊枪类型，当坡口深度小于 40咖时，采用标准TIG焊枪，调整钨极仲出的长度实现窄间隙焊接；当坡口深 度大于60miri时，为加强焊缝及钨极保护采用扁形窄间隙焊枪伸入坡口中实现窄 间隙焊接；当坡口深度处于40 60mm之间时，TIG焊枪或扁形窄间隙焊枪可选 用任一种；
II 、焊缝铺展形式
焊缝铺展形式分为两种，其一为单道多层焊接，当焊缝宽度在6 14mm 时采用单道多层焊接，在此宽度范围内又分为单道不叠加横摆焊接和单道叠加 横摆焊接，既焊缝宽度在6 12mm时釆用单道不叠加横摆焊接，焊缝宽度在 10 14mm时采用单道叠加横摆焊接；其二为多道多层焊接，既焊缝宽度大于 14皿n时采用多道多层焊接；
III、 焊接坡口形式
焊接坡口形式分为单面坡门形式和双面坡口形式，其参数设计为 Hl为lmm 4腿、H2为0 6誦、Wl为0 2腿、R为0 5mm、 cr为0 8° 、 3为0 5° ，对于双面坡口形式和单面坡n形式其Ll均应小于100mm;
IV、 焊接过程参数选择
焊接过程参数包含电流脉冲参数选择、电流电压之间的相互匹配、送丝过 程控制以及热丝电流的选择，具体参数如下 隨 離顿脉冲时间難电流脉冲时间山維鹏送丝避像魏变热激流 打麟140 280 0.1L4 30~60 0.1M).4 10 15不继 100 200 0
180 350 0.1M).4 30 《0 0.1 《.4 10 15 300 80070 120 10 100 中间层200 400 0.1U 30~60 0.1U 10 15 400 1000 70 120 20 100盖面 160 350 0.1~0.4 30^600.1~0.4 10 15 300 80070 120 20 100 J^:值中电 4妫安，时间单戯秒，EfeE剩妫伏，i^tiS单^^niMnin， 焊^S单^^nm/min;焊丝直径为0. 8mrn 1, 2腿；
V、 焊接过程保护气氛的选择
钛合金窄向隙焊接过程屮采用高纯氩气保护实现焊接，保护气流量可根据 具体焊接保护需要进行调整；
VI、 焊接过程的应力消除
由于是多层多道焊接，每焊接1 3伝后需要进行去应力处理，可采用超 声冲击设备进行冲击消应处理，消应处理时设备输出电流值在1. 5 2. 5A。 由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性
1、 本发明的焊接工艺，实现了钛合金大厚板的窄间隙焊接，焊接过程稳定。
2、 可获得无缺陷的、性能合格的、盖面层焊缝宽度在10mm 16mm的焊缝， 解决了钛合金大厚板窄间隙TIG自动焊接关键技术问题。
图1是标准TIG焊枪示意图； 图2是扁形窄间隙焊枪示意图3是本发明的双面坡口设计参数示意图； 图4是本发明的单面坡口设计参数示意图； 图5是实施例1采用的坡口形式示意图； 图6是实施例2采用的坡口形式示意图； 图7是实施例3采用的坡口形式示意图8是实施例4采用的坡n形式示意图3、 4中HI—钝边厚度；H2—直边段长度；Wl装配问隙；R—过渡圆 角半径；a—下坡U角度；上坡口角度；L1—下坡口角度对应的长度。
具体实施例方式
实施例1:进行20mm厚、300mm长、150腿宽的一对TA2板对接焊，坡口形式 见图5，釆用的焊丝牌号为TA2，焊丝直径为1. 2誦。
由于试板厚度较小，焊接过程中仅采用普通焊枪焊接；坡U设计时考虑到 板厚较小，不留坡口角度，保证了焊缝表面宽度在6 12mm，焊接过程实现单 层单道焊接。
焊接过程采用的焊接参数如卜 位置 斷直电流脉冲时间超直电流脉冲时间,直fiff- 焊fMS 打/SJl160 200 0.1~0.4 30400.1~0.4 10 13 不微 140 160 遗廳180 240 0.1~0.4 30K)0.1~0.4 10 13 300^600 70 120 中间层240 280 0.1U 30~600.1M). 4 10 13 400^600 70 120 盖面 240 280 0.1~0.4 30^600.1~0.4 11 15 300^600 70 120
焊接过程根据焊缝表面尺寸和坡口加工精度的变化调整焊接电流的大小， 使边缘获得较好的熔合效果。
焊接过程采用的保护气氛为高纯氩气，气流量15 25L/min，根据焊缝的 保护效果调整保护气流量。
每层焊缝焊后采用超声冲击的方法消除焊接内应力，采用的电流人小为 2A 2, 2A。
焊接过程稳定，焊后焊缝无损检测合格，力学性能合格，获得的焊缝表面 宽度小于12腿。
实施例2:进行300mmX150mmX100mm的一对Ti75试板对接焊接，坡口形式见 图6。采用的焊丝牌号为Ti70，焊丝直径为1.0mm 1.2mm，在焊接过程中根据 坡口参数的变化情况，适当地增加一定的刚性固定措施，使焊接坡口宽度始终 满足单层单道焊接的要求，最后获得的焊缝表面宽度小于12mm。
由于试板厚度较大，焊接过程选用的坡口角度较小，而且采用上下两个坡 口角度，针对焊接过程不同阶段收縮变形情况的不同，调整坡口角度抵消了焊接过程的收縮，保证了焊缝表面宽度在6mm 12mm，实现/单层单道焊接。
坡口深度在40mm lOOnrni范围内采用特制的扁形焊枪焊接，坡口深度小于 40mm时采用普通焊枪焊接。
焊接过程采用的焊接参数如下:
隨,电流脉冲时间難电流脉冲时间離極焊 ^
打廳160 2200.1~0.430~600.1~0. 410 13不趟140 160
遗廳220 2800. H. 430~600. H. 41。 13300~60070 120
中间层240 3300.1~0. 430~600. H. 411 14400K)70 丄20
盖面240 2800.1~0.430K)0.1~0. 410 13300KX)70 120
焊接过程根据焊缝表面尺寸和坡口加工精度的变化调整焊接电流的大小， 使边缘获得较好的熔合效果。
焊接过程采用的保护气氛为高纯氩气，采用扁形焊枪焊接时，坡口空间狭
小采用的保护气流量为8L/min 12L/min，采用普通焊枪焊接时气流量 15L/min 25L/min，在焊接过程中需要根据焊缝的保护效果调整保护气流量。
每层焊缝焊后采用超声冲击的方法消除焊接内应力，采用的电流大小为 2A 2. 2A。
焊接过程稳定，焊后焊缝无损检测合格，力学性能合格，获得的焊缝表面 宽度小于12mm。
采用单面坡口可以实现100mm厚试板的焊接，说明采用双面坡口可以实现 200腿厚工件的焊接。
实施例3:进行(4)2289咖 4)2093腿)X 400腿两个Ti75合金环的对接焊接， 焊缝厚度为98mra，焊接坡口形式见图7，采用的焊丝牌号为Ti70，焊丝直径为 1. Omm 1. 2腿。
由于采用双面焊接坡口，坡口深度小于50mm,厚度较小，焊接过程中仅采 用普通焊枪焊接；坡口设计时考虑到焊接过程中双面对称收縮，收縮量较小， 而且焊接不同阶段收縮量不同，所以留出较小的坡口角度，同时采用卜.下两个坡口角度，保证了焊缝表面宽度在6 12mm，焊接过程实现单层单道焊接。 焊接过程采用的焊接参数如下
隨離电流脉冲时间難顿脉冲时间離腿i!M3M辯MS
打顧140 220 0.1~0.430~600.1~0.410 13不继14D 160
迹廳240 280 0.430^600. H. 410 1370 120
中间层280 350 0.1L430~600. H. 411 15400^60070 120
盖面280 350 0.1~0.430^600.1~0.411 15300~60070 120
由于待焊工件的尺寸较大，焊接过程散热良好，所以采用的焊接电流比前 应用实例一、应用实例二大，电压也相应提高，其它参数相差不大。
焊接过程根据焊缝表面尺寸和坡口加工精度的变化调整焊接电流的大小， 使边缘获得较好的熔合效果。
焊接过程采用的保护气氛为高纯氩气，气流量15 25L/min，根据焊缝的 保护效果调整保护气流量。
每层焊缝焊后采用超声冲击的方法消除焊接内应力，采用的电流人小为 2A 2.2A。
焊后焊缝无损检测合格，焊缝表面宽度小于12mm。 实施例4:进行300誦X150mmX60mm厚TA2试板的焊接，坡口形式见图7。采 用的焊丝牌号为TA2，焊丝直径为1. Omm 1. 2mm。
由于试板厚度较小，焊接过程中仅采用普通焊枪焊接；而坡口设计时角度 选择过大，焊接后期焊缝宽度约为14mm，只能采用一层两道的焊接。 单层单道不叠加横摆焊接阶段，采用的焊接参数如下-,电流脉冲时间難想充鹏中吋间,直腿i^Iit稱M^热屋电流 打廳140 200 0.1~0.4 30~600.1~0.4 10 13 不徵 140 160 0 3d^廳180 240 0.1^0.4 30^600.1~0.4 10 13 400 700 70 120 20 30 中间层240 280 0.1~0.4 30~600.1^0.4 10 13 600 800 70 120 20 30 焊接过程为了提高熔敷效率，焊接过程叠加热丝。采用单层单道叠加横摆焊接阶段，采用的焊接参数如下 皿 斷直敏荒&饼时间超直电流脉冲时间斷直ElH ^31 焊^
中间层240 280 0.1~0.4 30~600.1~0.4丄0 13 400~600 70 120
焊接过程叠加的横摆参数如下
横摆速度 摆宽 上/下边缘停留时间
250 350 4 8 0. 3 0. 6/0. 3 0. 6
上述数值中横摆速度单位为mm/min，焊接宽度单位为mm，时间单位为秒。
采用叠加横摆焊接时，采用的焊接参数可适当减小，以横摆在边缘的停留 保证良好的边缘熔合效果。
采用一层两道焊接阶段，采用的焊接参数如下 皿 ,直电流脉冲时间謝直电流脉冲晰司,直ffii^ig稱Mg 中间层240 280 30^600.1~0.4 10 13 400^600 70 120
盖面 240 300 0.1~0.4 30~600.1~0.4 11 15 300^600 70 120
采用分道焊接时一次只要将边缘的熔合好，采用的焊接电流可以适当偏小。
焊接过程采用的保护气氛为高纯氩气，气流量15 25L/min，根据焊缝的 保护效果调整保护气流量。
每层焊缝焊后采用超声冲击的方法消除焊接内应力，采用的电流大小为 2A 2. 2A。
焊后焊缝无损检测、力学性能检验均合格，焊缝宽度16mm。
权利要求
1、一种钛合金厚板窄间隙TIG自动焊接工艺，其特征在于该焊接工艺包含焊接过程采用的焊枪形式、焊缝铺展形式、焊接坡口形式、焊接过程参数选择、焊接过程保护气氛的选择、焊接应力的消除六项内容，各内容分述如下I、焊接过程采用焊枪的形式焊接过程可根据焊接坡口的深度选择不同的焊枪类型，当坡口深度小于40mm时，采用标准TIG焊枪，调整钨极伸出的长度实现窄间隙焊接；当坡口深度大于60mm时，为加强焊缝及钨极保护采用扁形窄间隙焊枪伸入坡口中实现窄间隙焊接；当坡口深度处于40～60mm之间时，TIG焊枪或扁形窄间隙焊枪可选用任一种；II、焊缝铺展形式焊缝铺展形式分为两种，其一为单道多层焊接，当焊缝宽度在6～14mm时采用单道多层焊接，在此宽度范围内又分为单道不叠加横摆焊接和单道叠加横摆焊接，既焊缝宽度在6～12mm时采用单道不叠加横摆焊接，焊缝宽度在10～14mm时采用单道叠加横摆焊接；其二为多道多层焊接，既焊缝宽度大于14mm时采用多道多层焊接；III、焊接坡口形式焊接坡口形式分为单面坡口形式和双面坡口形式，其参数设计为H1为1mm～4mm、H2为0～6mm、W1为0～2mm、R为0～5mm、α为0～8°、β为0～5°，对于双面坡口形式和单面坡口形式其L1均应小于100mm；IV、焊接过程参数选择焊接过程参数包含电流脉冲参数选择、电流电压之间的相互匹配、送丝过程控制以及热丝电流的选择，具体参数如下位置 峰值电流脉冲时间基值电流 脉冲时间峰值电压 送丝速度 焊接速度热丝电流打底焊140～2800.1～0.430～600.1～0.410～15不送丝 100～2000过渡层180～3500.1～0.430～600.1～0.410～15300～800 70～120 10～100中间层200～4000.1～0.430～600.1～0.410～15400～100070～120 20～100盖面 160～3500.1～0.430～600.1～0.410～15300～800 70～120 20～100上述数值中电流单位为安，时间单位为秒，电压单位为伏，送丝速度单位为mm/min，焊接速度单位为mm/min；焊丝直径为0.8mm～1.2mm；V、焊接过程保护气氛的选择钛合金窄间隙焊接过程中采用高纯氩气保护实现焊接，保护气流量可根据具体焊接保护需要进行调整；VI、焊接过程的应力消除由于是多层多道焊接，每焊接1～3层后需要进行去应力处理，可采用超声冲击设备进行冲击消应处理，消应处理时设备输出电流值在1.5～2.5A。
全文摘要
本发明公开一种钛合金厚板窄间隙TIG自动焊接工艺，该焊接工艺包含焊接过程采用的焊枪形式、焊缝铺展形式、焊接坡口形式、焊接过程参数选择、焊接过程保护气氛的选择、焊接应力的消除六项内容。本发明的焊接工艺，实现了钛合金大厚板的窄间隙焊接，焊接过程稳定，可获得无缺陷的、性能合格的、盖面层焊缝宽度在10mm～16mm的焊缝，解决了钛合金大厚板窄间隙TIG自动焊接关键技术问题，实现钛合金厚板窄间隙TIG自动焊接，具有生产效率高、生产成本低、接头的残余应力和残余变形小、焊缝组织相对细小、接头力学性能好。
文档编号B23K9/28GK101293303SQ200810050058
公开日2008年10月29日 申请日期2008年6月13日 优先权日2008年6月13日
发明者刘希林, 张建欣 申请人:中国船舶重工集团公司第七二五研究所