一种钛合金焊接背保护装置及焊接方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种钛合金焊接背保护装置，包括冷板，冷板上开有凹槽，其特征在于：凹槽内设有可装配气体保护模块，所述可装配气体保护模块包括设于其上部中间并从其一端贯通至另外一端的第一沟槽，设于该第一沟槽的两个侧壁的外侧的第二沟槽，及连通该第一沟槽和第二沟槽的多个通孔，所述第二沟槽的两端分别连接有通气接头，以连通背保护气体。与现有技术相比，本发明专利技术的优点在于：能保证对焊缝背面起到持续均匀的保护，焊缝表面质量通过目测可达到亮银色或金色；避免了现有技术中铜管通气导致通气铜管被焊住的情况；可以实现对平‑曲焊缝、直角焊缝或曲线焊缝等诸多异型焊缝的有效气体保护。

A titanium alloy welding back protection device and welding method

The invention relates to a titanium alloy welding back protection device, including a cold plate and a groove on the cold plate. It is characterized in that a gas protection module is installed in the groove, and the assembly gas protection module includes a first groove in the middle of the upper part and through one end to the other end, and two in the first groove. A second groove on the lateral wall of the side wall and a plurality of through holes connected to the first groove and the second groove are connected to the two ends of the second grooves to connect the back protected gas. Compared with the existing technology, the advantage of the invention is that it can ensure continuous and uniform protection on the back of the weld, and the quality of the weld surface can be bright silver or gold by visual measurement, avoiding the condition of the copper pipe welded by the copper tube ventilation in the existing technology, and can achieve the flat weld seam, the right angle weld or the curve welding. Effective gas protection for many special-shaped welds, such as seams.

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金焊接背保护装置及焊接方法
本专利技术属于材料与构件制备加工领域，具体涉及一种钛合金焊接背保护装置及焊接方法。
技术介绍
钛及钛合金具有密度低、比强度高、耐蚀性能优异、焊接性能良好等诸多优点，在航空、航天、船舶、兵器、化工等领域得到广泛应用。钨极氩弧焊是钛及钛合金焊接工艺中应用最广泛的一种，在国际上通称为TIG焊，是连接薄板金属和打底焊的主要方法。该工艺属于不熔化极气体保护焊，利用钨极和工件之间的电弧使金属熔化从而形成焊缝。焊接过程中钨极不熔化，只起保护作用。同时由焊矩的喷嘴送进氩气作保护气体。但是，由于钛的化学活性强，随着温度的增高，其化学活性也将迅速增大，并在固态下能吸收各种气体。例如：将纯钛板加热到300℃时，在钛板表面就会吸附氢气；而加热至400℃时会吸收氧气；加热至600℃时吸收氮气，所以钛合金焊接的背面保护就显得极为重要，若焊接接头吸有氧、氮、氢等杂质元素，将使得接头的塑性和韧性急剧下降。目前，比较常用的焊接背保护方法有拖罩法和冷板法，拖罩法主要用于一些复杂焊道及一些平直焊缝不能满足要求的情况，其缺点是保护不充分，冷却效果较差；冷板法是在冷板中间开槽，槽内塞打孔的铜管通气保护，这种方法有两个弊端：一是经常发生保护气覆盖的不充分，背面严重氧化的问题，并不能起到稳定可靠的保护作用；二是有时会出现通气铜管被焊住的情况。为解决上述冷板法所存在的缺陷，申请公布号为CN105269123A的中国专利技术专利申请《一种钛合金薄板的焊接装置及焊接方法》公开了一种钛合金焊接背面保护方法，属于冷板法范畴，其核心是通过单向通气方式使U型槽内充满流动的氩气，对焊缝背面形成保护，但是该方法存在以下缺陷：由于氩气密度比空气大，在敞开的U型槽内流动是呈现波浪形，即使波峰部分能使焊板背部铺满气体，但波谷部分卷入的全是空气，所以该部分不能对焊缝背面起到相应的保护作用；此外，该方法具有一定的局限性，只适合于规则的平直焊缝，且主要针对钛合金薄板。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种结构简单的钛合金焊接背保护装置，以实现钛合金的高质量、稳定焊接，防止钛合金在焊接过程中发生氧化，且该方法适用于各种规则及不规则的焊缝。本专利技术所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种应用有上述钛合金焊接背保护装置的焊接方法。本专利技术解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种钛合金焊接背保护装置，包括冷板，冷板上开有凹槽，其特征在于：凹槽内设有可装配气体保护模块，所述可装配气体保护模块包括设于其上部中间并从其一端贯通至另外一端的第一沟槽，设于该第一沟槽的两个侧壁的外侧的第二沟槽，及连通该第一沟槽和第二沟槽的多个通孔，所述第二沟槽的两端分别连接有通气接头，以连通背保护气体。在上述方案中，所述可装配气体保护模块为平直型、L型或弧形等结构，不同结构的可装配气体保护模块可自由组合装配以实现对平-曲焊缝、直角焊缝或曲线焊缝等不规则焊缝的背保护。作为改进，所述通气接头包括进气口和连接该进气口的两个出气口，所述两个出气口分别连接所述可装配气体保护模块两侧的第二沟槽。再改进，所述通气接头和可装配气体保护模块通过密封胶固定在所述冷板的凹槽内。为把焊接产生的温度迅速传导到冷板上，并使冷板迅速散热，优选的是，所述冷板为紫铜板，该紫铜板的厚度≥25mm。作为改进，所述通孔的直径为2-3mm，相邻两个通孔间的距离为8-15mm。本专利技术解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种应用有上述钛合金焊接背保护装置的焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将钛合金焊板装卡于冷板上，焊缝对齐冷板上可装配气体保护模块的第一沟槽；(2)通气接头连通背保护气体，对第二沟槽的两端进行通气，背保护气体均匀进入第二沟槽内，并通过通孔进入第一沟槽内对焊缝进行背保护；(3)焊枪通过焊枪喷嘴对焊缝进行焊接。在上述方案中，采用钨极氩弧焊方式焊接；焊枪的保护气体采用氩气；背保护气体采用氩气。为进一步提高焊接质量，作为改进，所述焊缝为打底焊时，焊接电流为210-230A，背保护气体流量为30-35L/min，焊枪保护气体的流量为20-30L/min，焊接速度为100-120mm/min；所述焊缝为填充焊时，焊接电流为180-200A，背保护气体流量为20-25L/min，焊枪保护气体的流量为20-30L/min，焊接速度为90-120mm/min；所述焊缝为盖面焊时，焊接电流为180-190A，背保护气体流量为20-25L/min，焊枪保护气体的流量为20-30L/min，焊接速度为70-100mm/min。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术通过在冷板上设置可装配气体保护模块，在可装配气体保护模块的两端进行通气，使得背保护气体能从第二沟槽均匀流出，并通过通孔进入第一沟槽内，在第一沟槽内形成保护气膜，保证对焊缝背面起到持续均匀的保护，焊缝表面质量通过目测可达到亮银色或金色；避免了现有技术中铜管通气导致通气铜管被焊住的情况；由于采用可装配气体保护模块，可通过改变可装配气体保护模块的形状与尺寸，将不同形状的冷板与可装配气体保护模块以积木装配式密封连接，可以实现对平-曲焊缝、直角焊缝或曲线焊缝等诸多异型焊缝的有效气体保护。附图说明图1为本专利技术实施例一中冷板与可装配式气体保护模块的结构示意图；图2为图1中可装配式气体保护模块的结构示意图；图3为本专利技术实施例一中通气接头的结构示意图；图4为本专利技术实施例二中冷板与可装配式气体保护模块的结构示意图；图5为本专利技术实施例三中冷板与可装配式气体保护模块的结构示意图。图6为本专利技术实施例二的钛合金焊接背保护装置与实施例一中的钛合金焊接背保护装置装配后的结构示意图。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例一：如图1～3所示，一种钛合金焊接背保护装置，冷板1采用400mm×400mm×25mm的紫铜板，中间线切割出凹槽11，凹槽11内装配有可装配式气体保护模块2，在本实施例中，该可装配式气体保护模块2为一条400mm×20mm×20mm的平直型长条，平直型长条两端各切掉20mm×20mm×20mm用于放置通气接头3，在平直型长条的上部中间开有一条360mm×6mm×6mm的第一沟槽21，第一沟槽21的两个侧壁的外侧各开有360mm×3mm×3mm的第二沟槽22，第二沟槽22与第一沟槽21间开有连通第二沟槽22与第一沟槽21的通孔X，在本实施例中，通孔X的孔径为2mm，相邻两个通孔X间的距离为8mm，具体请参见图2；如图3所示，通气接头3包括一个进气口31和连接进气口31的两个出气口32，该两个出气口32分别连接平直型长条两侧的第二沟槽22；通气接头3和可装配式气体保护模2块用密封胶固定在冷板1上。焊接时，将20mm厚的TC4钛合金焊板开双v型坡口，装卡于冷板1上，焊缝对齐第一沟槽21；通气接头3的进气口31连通背保护气体，对第二沟槽22的两端进行通气，背保护气体均匀进入第二沟槽22内，并通过通孔X进入第一沟槽21内，第一沟槽21的背保护气体在焊缝方向上处于不流动状态，在垂直焊缝方向上气体通过持续均匀的铺展，形成保护气膜，对焊接钛合金板的背面起到持续的保护作用，防止钛合金焊接过程中的背面氧化；采用钨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛合金焊接背保护装置，包括冷板，冷板上开有凹槽，其特征在于：凹槽内设有可装配气体保护模块，所述可装配气体保护模块包括设于其上部中间并从其一端贯通至另外一端的第一沟槽，设于该第一沟槽的两个侧壁的外侧的第二沟槽，及连通该第一沟槽和第二沟槽的多个通孔，所述第二沟槽的两端分别连接有通气接头，以连通背保护气体。

【技术特征摘要】
1.一种钛合金焊接背保护装置，包括冷板，冷板上开有凹槽，其特征在于：凹槽内设有可装配气体保护模块，所述可装配气体保护模块包括设于其上部中间并从其一端贯通至另外一端的第一沟槽，设于该第一沟槽的两个侧壁的外侧的第二沟槽，及连通该第一沟槽和第二沟槽的多个通孔，所述第二沟槽的两端分别连接有通气接头，以连通背保护气体。2.根据权利要求1所述的钛合金焊接背保护装置，其特征在于：所述可装配气体保护模块为平直型、L型或弧形等结构，不同结构的可装配气体保护模块可自由组合装配以实现对平-曲焊缝、直角焊缝或曲线焊缝等不规则焊缝的背保护。3.根据权利要求1所述的钛合金焊接背保护装置，其特征在于：所述通气接头包括进气口和连接该进气口的两个出气口，所述两个出气口分别连接所述可装配气体保护模块两侧的第二沟槽。4.根据权利要求3所述的钛合金焊接背保护装置，其特征在于：所述通气接头和可装配气体保护模块通过密封胶固定在所述冷板的凹槽内。5.根据权利要求1所述的钛合金焊接背保护装置，其特征在于：所述冷板为紫铜板，该紫铜板的厚度≥25mm。6.根据权利要求1所述的钛合金焊接背保护装置，其特征在于：所述通孔的直径为2-3mm，相邻两个通孔间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛海鹰，邵志文，朱秀荣，陈东高，任宝辉，郑超，陶明杰，
申请(专利权)人：中国兵器科学研究院宁波分院，
类型：发明
国别省市：浙江,33