一种VAR钛合金铸锭的焊接工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种VAR钛合金铸锭的焊接工艺，包括如下步骤：1)将多根大规格铸锭分别采用头部朝下，底部朝上的方式依次在坩埚中完成组拼；2)将辅助电极安装于电极杆气动卡头上，坩埚放置于真空自耗电弧炉内，封炉并进行抽空；3)将辅助电极及步骤1)中所述铸锭在真空自耗电弧炉内进行头部焊接；4)所述铸锭与铸锭间进行中部焊接；并且控制步骤3)与步骤4)中焊接过程的电流、电压、稳弧等参数，解决了现有Φ820mm规格铸锭焊接焊缝质量稳定性差、焊接面积不足、熔炼安全性差及铸锭质量稳定性差等问题。

A Welding Process for VAR Titanium Alloy Ingot

The invention relates to a welding process for VAR titanium alloy ingot, which comprises the following steps: 1) assembling several large-sized ingots in crucible by head-down and bottom-up respectively; 2) installing auxiliary electrodes on pneumatic chuck of electrode rod, and putting crucible in vacuum consumable arc furnace, sealing and emptying the furnace; 3) using auxiliary electrodes and the ingot described in step 1). Head welding in vacuum consumable arc furnace; 4) middle welding between the ingot and the ingot; and control steps 3) and 4) welding process parameters such as current, voltage, arc stabilization, solve the existing 820mm ingot welding seam quality stability, insufficient welding area, poor melting safety and poor quality stability of the ingot.

【技术实现步骤摘要】
一种VAR钛合金铸锭的焊接工艺
本专利技术属于有色金属加工
，具体涉及一种Φ820mm规格VAR钛合金铸锭的焊接工艺。
技术介绍
真空自耗电弧熔炼法(简称VAR法)已成为钛合金铸锭生产所采用的主流方法，为获得良好的铸锭质量，钛合金铸锭一般需要进行两次至三次重熔，由于坩埚规格的变化，在进行二次及三次重熔前，往往需要将多个一次熔炼铸锭或二次熔炼铸锭进行组合焊接。组合焊接通常在真空自耗电弧炉内进行，现有技术中公开号为CN105611663A的专利技术专利涉及一种真空自耗炉用电极，该电极的焊接方法，以及使用该电极进行真空自耗熔炼补缩的方法，其中真空自耗炉用电极包括自耗电极和辅助电极，其特征在于，在自耗电极和辅助电极的中间还连接有过渡电极。虽然上述专利技术的真空自耗炉用电极可以有效地降低运行成本，提高成锭率，以及提高铸锭补缩端面的质量，但是该专利对于辅助电极与自耗电极焊接时的预真空控制、漏率控制、稳弧电流大小、焊接电压调节及铸锭与铸锭间的中部焊接工艺参数并未涉及，焊接过程尤其是中部焊接对操作人员要求较高，需要在焊接过程中根据实际情况不断调节电流、电压、稳弧等参数，操作过程复杂。而且随着铸锭规格的增大，由于待焊铸锭短时间受热不均，焊接难度也相应增大，焊缝质量稳定性差，经对Φ820mm规格铸锭焊缝沿直径方向纵剖后观察发现，有效焊接面积往往不足30％，在后续铸锭熔炼过程中，焊缝因焊接面积不足有受热开裂的风险，影响熔炼安全及铸锭质量稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种Φ820mm规格VAR钛合金铸锭的焊接工艺，解决现有Φ820mm规格铸锭焊接焊缝质量稳定性差、焊接面积不足、熔炼安全性差及铸锭质量稳定性差等问题。本专利技术的一种VAR钛合金铸锭的焊接工艺，具体包括如下步骤：1)将多根大规格铸锭分别采用头部朝下，底部朝上的方式依次在坩埚中完成组拼；2)将辅助电极安装于电极杆气动卡头上，坩埚放置于真空自耗电弧炉内，封炉并进行抽空；3)将辅助电极及步骤1)中所述铸锭在真空自耗电弧炉内进行头部焊接；4)头部焊接完成冷却后进行中部焊接。进一步，本专利技术的制备方法，所述步骤1)的大规格铸锭为Φ820mm规格铸锭。进一步，本专利技术的制备方法，所述步骤1)中焊接过程控制预真空在1.0Pa～5.0Pa，漏率在0.5Pa/min～1.0Pa/min，可以防止电极焊缝处氧化，避免影响后续铸锭质量。进一步，本专利技术的制备方法，所述步骤3)辅助电极与铸锭头部焊接电流及时间按照设定值为3kA/2min→5kA/4min→9kA/3min→11kA/2min的方式进行，焊接电压保持在22～30V，稳弧电流采用3～20A直流，头部焊接后冷却30min～40min。进一步，本专利技术的制备方法，所述步骤4)所述铸锭与铸锭间的中部焊接电流及保持时间按照设定值为4kA/5min→7kA/8min→(9～13)kA/(10～15)min→16kA/4min的方式进行，焊接电压保持在22～32V，稳弧电流采用3～25A直流，中部焊接后冷却40min～60min。所述中部焊接电流控制在4～16kA，是为了保证焊接过程的平稳性，中部焊接时间控制在27min～32min，是为了保证待焊铸锭端面经长时间烘烤，积累足够热量，增加焊接强度。中部焊接电压控制在22～32V，是为了避免焊接过程中因电压参数设置不合理导致的焊接熔池喷溅严重等异常情况，中部焊接稳弧电流设置为3～25A直流，是为了保证焊接弧光均匀的在待焊铸锭端面游走，保证铸锭端面受热均匀，并对焊接熔池起约束作用，避免熔池外溢导致焊接不合。而中部焊接后冷却40min～60min，是为了避免焊接后因冷却时间不足导致的焊缝部位氧化，从而影响铸锭质量。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术的一种VAR钛合金铸锭的焊接工艺，提供了Φ820mm规格VAR钛合金铸锭的焊接工艺，将辅助电极及铸锭在真空自耗电弧炉内进行焊接，并在焊接过程中根据实际情况确定最佳的预真空、漏率、焊接电流、电压、稳弧、冷却时间等参数，解决了现有Φ820mm规格铸锭焊接焊缝质量稳定性差、焊接面积不足、熔炼安全性差及铸锭质量稳定性差等问题。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明。本专利技术的VAR钛合金铸锭的焊接工艺：具体包括如下步骤：1)将多根Φ820mm规格铸锭分别采用头部朝下，底部朝上的方式依次在Φ920mm的坩埚中完成组拼；2)将辅助电极安装于电极杆气动卡头上，坩埚放置于真空自耗电弧炉内，封炉并进行抽空；3)将辅助电极及步骤1)中所述铸锭在真空自耗电弧炉内进行头部焊接，焊接过程控制预真空在1.0Pa～5.0Pa，漏率在0.5Pa/min～1.0Pa/min，辅助电极与铸锭头部焊接电流及时间按照设定值为3kA/2min→5kA/4min→9kA/3min→11kA/2min的方式进行，焊接电压保持在22～30V，稳弧电流采用3～20A直流，头部焊接后冷却30min～40min；4)所述铸锭与铸锭间的中部焊接电流及保持时间按照设定值为4kA/5min→7kA/8min→(9～13)kA/(10～15)min→16kA/4min的方式进行，焊接电压保持在22～32V，稳弧电流采用3～25A直流，中部焊接后冷却40min～60min。焊接过程控制预真空在1.0Pa～5.0Pa，漏率在0.5Pa/min～1.0Pa/min，是为了防止电极焊缝处氧化，避免影响后续铸锭质量；中部焊接电流控制在4～16kA，是为了保证焊接过程的平稳性，中部焊接时间控制在27min～32min，是为了保证待焊铸锭端面经长时间烘烤，积累足够热量。中部焊接电压控制在22～32V，是为了避免焊接过程中因电压参数设置不合理导致的焊接熔池喷溅严重等异常情况，中部焊接稳弧电流设置为3～25A直流，是为了保证焊接弧光均匀的在待焊铸锭端面游走，保证铸锭端面受热均匀，并对焊接熔池起约束作用，避免熔池外溢导致焊接不合。中部焊接后冷却40min～60min，是为了避免焊接后因冷却时间不足导致的焊缝部位氧化，从而影响铸锭质量。实施例11)将多根Φ820mm规格铸锭分别采用头部朝下，底部朝上的方式依次在Φ920mm的坩埚中完成组拼；2)将辅助电极安装于电极杆气动卡头上，坩埚放置于真空自耗电弧炉内，封炉进行抽空；3)将辅助电极及铸锭在真空自耗电弧炉内进行头部焊接，焊接过程控制预真空在1.0Pa～5.0Pa，漏率在0.5Pa/min～1.0Pa/min，辅助电极与铸锭头部焊接电流及时间按参数设置具体见表1所示，头部焊接后冷却30min；表1铸锭头部焊接参数设置步骤电流/kA电压/V稳弧/A时间/min13.00236225.00247439.0025103411.00271224)铸锭与铸锭间的中部焊接电流按照表2所示，中部焊接后冷却45min。表2铸锭中部焊接参数设置步骤电流/Ka.电压/V稳弧/A时间/min14.00236527.002410839.00271515416.0029214将本实施例焊接的Φ820mm铸锭，经冷却45min后检查焊缝质量，头部及中部焊缝均呈银白色金属光泽，且焊缝熔池饱满，上下部分呈熔融粘连状态。将头部及中部焊缝分别锯切后沿直径纵剖，头部焊缝有效焊接粘连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种VAR钛合金铸锭的焊接工艺，其特征在于，具体包括如下步骤：1)将多根大规格铸锭分别采用头部朝下，底部朝上的方式依次在坩埚中完成组拼；2)将辅助电极安装于电极杆气动卡头上，坩埚放置于真空自耗电弧炉内，封炉并进行抽空；3)将辅助电极及步骤1)中所述铸锭在真空自耗电弧炉内进行头部焊接；4)头部焊接完成冷却后进行中部焊接。

【技术特征摘要】
1.一种VAR钛合金铸锭的焊接工艺，其特征在于，具体包括如下步骤：1)将多根大规格铸锭分别采用头部朝下，底部朝上的方式依次在坩埚中完成组拼；2)将辅助电极安装于电极杆气动卡头上，坩埚放置于真空自耗电弧炉内，封炉并进行抽空；3)将辅助电极及步骤1)中所述铸锭在真空自耗电弧炉内进行头部焊接；4)头部焊接完成冷却后进行中部焊接。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)的大规格铸锭为Φ820mm规格铸锭。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)焊接过程控制预真空在1.0Pa～5.0Pa，漏率在0.5Pa/min～1.0Pa/min。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：华正利，刘鹏，罗文忠，杨超，张晓明，张军，冯小飞，王凯旋，刘向宏，
申请(专利权)人：西部超导材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61