一种钛筒体加工工艺制造技术

本发明专利技术涉及机械制造领域，尤其涉及一种钛筒体加工工艺，其包括原材料的准备和加工、卷制成形、零件打磨、零件装配、表面清洗除尘除油、真空钎焊、焊后检测、表面处理等步骤。本发明专利技术采用真空钎焊炉进行自动钎焊代替手工氩弧焊，其自动化程度高，其不但提高了钎焊的效率和质量，而且也减少了钎焊对人体的伤害。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械制造领域，尤其涉及一种钛筒体加工工艺。
技术介绍
钛是一种化学元素，化学符号Ti，是一种银白色的过渡金属，其重量轻（密度为4.54g/cm3，比钢轻43%）、强度高、抗腐蚀能力强（包括海水、王水及氯气），耐热性很好，熔点高达1668℃。钛的硬度与钢铁差不多，而它的重量几乎只有同体积的钢铁的一半，钛虽然稍稍比铝重一点，它的硬度却比铝大2倍；钛的强度大，纯钛抗拉强度最高可达180kg/mm2。由于其稳定的化学性质，良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱，以及高强度、低密度，被美誉为“太空金属”。钛能与铁、铝、钒或钼等其他元素熔成合金，造出高强度的轻合金，虽然有些钢的强度略高于钛合金，但钛合金的比强度（抗拉强度和密度之比）却超过优质钢；钛合金有好的耐热强度、低温韧性和断裂韧性。钛的性质与温度及其存在形态、纯度有着极其密切的关系。常温下，致密的金属钛化学活性很小，钛表面易生成一层极薄的致密的氧化物保护膜，可以抵抗强酸甚至王水的作用，表现出强的抗腐蚀性。但是粉末钛化学活性很高，在空气中可引起自燃。当温度增加时钛的活性迅速增加，特别是在高温下钛可与卤素、氧、硫、氮等许多物质化合发生剧烈反应。钛合金具有很好的优良性能，其在航空航天（喷气发动机、火箭、导弹及航天器）、军事、工业程序（化工与石油制品中的各种容器、反应器、热交换器、蒸馏塔、管道、泵和阀，海水淡化及造纸）、车辆工程、农产食品、生物医学工程（义肢、骨科移植及牙科器械与填充物）、运动用品、珠宝及手机等领域具有非常重要的应用价值和广阔的应用前景。目前，钛材料的筒体（泵）的加工工艺包括原料加工、卷制成形、手工纵焊缝焊接（运用氩弧打底和气体保护焊接的组合方式进行全焊缝焊接，对于随圆度不达标的可借助液压机和可调节弧度压盘进行修正）、焊缝检测、热处理；然后环缝焊接、焊缝检测、热处理等步骤；其是采用手工氩弧焊分别对每个焊接处进行焊接、检验、热处理后再对另外的焊接处进行焊接，其工序较为复杂。钛合金极易与氧、氮、氢等物质发生反应，从而在其表面生成一层氧化物为主的表面层，钎焊时会阻止钎料的润湿，现有的加工工艺中没有有效的去除此氧化层，导致产品虚焊严重，产品质量较差。因钛的化学性质极为活泼，在高温下极易与空气发生反应，因此，业内在焊接钛材时均是采用氩弧打底和气体保护焊接的组合方式进行手工全焊缝焊接，对于随圆度不达标的可借助液压机和可调节弧度压盘进行修正，其操作复杂，技术难度较高，需要技术成熟的焊工操作，人力成本较高；氩弧焊对产品只做到了表面氩气保护，筒体（泵）空心的内部存在氧化及氢化的缺陷，而且焊缝焊不透，出现应力集中，在使用过程中易产生疲劳而断裂；氩弧焊的焊疤较大，焊后整理困难；同时，氩弧焊的速度较慢，生产效率较低，不适合大批量生产；另外，氩气对人体有害，对于长期从事此项工作的焊接工人来说，对其健康存在一定的威胁。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术旨在提供一种操作简单、人工成本低、焊接牢固、焊缝饱满、焊接效率高、采用真空钎焊进行自动焊接的钛筒体加工工艺。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种钛筒体加工工艺，包括以下步骤：原材料的准备和加工：对材料进行清洗干燥后，通过坡口机，刨边机，车床机加工所需焊接角度和焊接样式坡口的零件材料；卷制成形：运用数控卷管机进行编程将零件材料按设定尺寸卷制成所需零件；零件打磨：对焊接面进行打磨去除钛合金表面的氧化层；零件装配：将各零件进行装配，然后在零件之间需焊接处装上钎料片；表面清洗除尘除油：先用30~40℃的清水对装配检验合格的产品进行清洗，然后再用丙酮进行超声波清洗；真空钎焊：将清洗后的产品固定在钎焊夹具上，并在清洗后的一个小时之内将固定在钎焊夹具上的产品放入真空钎焊炉进行自动钎焊；焊后检测：目测产品外观有无粘黏、变形，焊缝是否饱满，并将初检合格的产品对焊缝进行RT、UT、PT检测是否合格；表面处理：通过喷砂去除热处理产生的氧化皮、然后酸洗钝化净化表面提高材料的耐腐蚀性，机器抛光，刷洗，增加表面光滑度。优选地，装配后的各零件之间的间隙为1.1mm~1.5mm，钎料片为钛基钎料片、其厚度为1mm。上述真空钎焊的钎焊工艺参数如下：1)先将真空钎焊炉预热到40~50℃后将工件放入其中，在40~50min内将真空炉加热至600~700℃，保温10~20min，真空度为6~7×10-3Pa；2)在15~20min内将真空炉升温至780~940℃，保温30~40min，真空度为3~5×10-3Pa；3)在10~15min内将真空炉升温至970~1050℃，保温100~120min，真空度为1~2×10-2Pa；4）在15~25min内将真空炉降温至790~815℃，保温15~20min后将真空炉降温至600~650℃，保温20~25min，然后断电；直至工件温度降至80~100℃。与现有技术比较，本专利技术由于采用了上述方案，具有以下优点：第一，对焊接面进行打磨去除钛合金表面的氧化层，促进钎料能顺畅的流动对母材进行润湿，为焊接牢靠提供了先决条件；其能防止钎焊时氧化层阻止钎料流动导致钎料对母材润湿不透造成产品虚焊（焊缝焊不透）、应力集中容易疲劳断裂等缺陷。第二，先用30~40℃的清水对装配检验合格的产品进行清洗，能去除产品表面大部分油污，为后续丙酮清洗过程节约丙酮用量，节约了生产成本；然后再用丙酮进行超声波清洗，保证产品表面无油无污，保证钎焊时钎料能顺畅流动很好的润湿母材，为高质量的焊接打下良好的基础。第三，采用真空钎焊代替手工氩弧焊钎焊，不用钎剂且能保证工件不被氧化，且母材和钎料表面的氧化膜逐步被分解、破坏和去除，之后，钎料熔化并对母材形成浸润，在毛细作用下填缝，焊缝饱满，不易产生虚焊现象，焊接质量好，焊疤小，外观美观；工件整体加热，能减小其变形；钎焊精度高，能满足大批量生产要求；实现钎焊和热处理一体化工艺，减少炉外热处理工序的同时能去除因卷制变形、焊接产生的应力，细化材料晶粒，提高材料的机械性能，延长筒体的使用寿命；工艺参数自动化控制，利于消除人为控制误差，提高焊接质量；工作环境好，对操作者身体损害少，而且环保。第四，钎焊过程中采用分段式加热和降温热处理，通过合理的控制钎焊温度，钎焊时间、真空度，促使钎料充分熔化后与母材充分相互作用，填缝效果好，焊缝饱满，焊接牢固、钎焊质量好，合格率高、用寿命长。在高温焊接区，保温时间为100~120min，使钎料与母材相互扩散进而消除本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛筒体加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：原材料的准备和加工：对材料进行清洗干燥后，通过坡口机，刨边机，车床机加工所需焊接角度和焊接样式坡口的零件材料；卷制成形：运用数控卷管机进行编程将零件材料按设定尺寸卷制成所需零件；零件打磨：对焊接面进行打磨去除钛合金表面的氧化层；零件装配：将各零件进行装配，然后在零件之间需焊接处装上钎料片；表面清洗除尘除油：先用30~40℃的清水对装配检验合格的产品进行清洗，然后再用丙酮进行超声波清洗；真空钎焊：将清洗后的产品固定在钎焊夹具上，并在清洗后的一个小时之内将固定在钎焊夹具上的产品放入真空钎焊炉进行自动钎焊；焊后检测：目测产品外观有无粘黏、变形，焊缝是否饱满，并将初检合格的产品对焊缝进行RT、UT、PT检测是否合格；表面处理：通过喷砂去除表面氧化皮、然后酸洗钝化净化表面提高材料的耐腐蚀性，机器抛光，刷洗，增加表面光滑度。

【技术特征摘要】
1.一种钛筒体加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
原材料的准备和加工：对材料进行清洗干燥后，通过坡口机，刨边机，车床机加工所需
焊接角度和焊接样式坡口的零件材料；
卷制成形：运用数控卷管机进行编程将零件材料按设定尺寸卷制成所需零件；
零件打磨：对焊接面进行打磨去除钛合金表面的氧化层；
零件装配：将各零件进行装配，然后在零件之间需焊接处装上钎料片；
表面清洗除尘除油：先用30~40℃的清水对装配检验合格的产品进行清洗，然后再用丙
酮进行超声波清洗；
真空钎焊：将清洗后的产品固定在钎焊夹具上，并在清洗后的一个小时之内将固定在
钎焊夹具上的产品放入真空钎焊炉进行自动钎焊；
焊后检测：目测产品外观有无粘黏、变形，焊缝是否饱满，并将初检合格的产品对焊缝
进行RT、UT、PT检测是否合格；
表面处理：通过喷砂去除表面氧化皮、然后酸洗钝化净化表面提高材料的耐腐蚀性，机
器抛光，刷洗，...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩连辉，刘胜斌，王猛，
申请(专利权)人：河北首创节能设备有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13