一种抑制钛合金铸锭焊后裂纹的焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种抑制钛合金铸锭焊后裂纹的焊接方法，包括以下步骤：焊接前对钛合金铸锭拼接端面进行处理，使钛合金铸锭拼接端面间保留缝隙；使用“己”字型焊接路径进行焊接，使拼接端面缝隙与“己”字型焊接路径中“—”线相交；实时控制焊缝成型的冷却速率。本发明专利技术采用“己”字型焊接路径提高了钛合金铸锭焊接过程中焊缝均匀性及饱满度，提升了焊缝强度，同时本发明专利技术通过控制钛合金铸锭焊缝冷却时间及冷却终止温度，有效抑制钛合金铸锭焊缝成型过程中因晶粒粗大而无法承受冷却过程中应力释放造成的焊缝开裂。放造成的焊缝开裂。放造成的焊缝开裂。

【技术实现步骤摘要】
一种抑制钛合金铸锭焊后裂纹的焊接方法


[0001]本专利技术属于有色金属加工
，具体来说涉及一种抑制钛合金铸锭焊后裂纹的焊接方法。

技术介绍

[0002]钛合金作为一种具有比强度高、高低温性能好、耐腐蚀等综合性能优异的金属材料，在航空航天、海洋、能源应用等领域备受青睐，目前钛合金的应用水平已成为衡量国家发展水平的重要标志之一。熔炼是钛合金材料的制备过程中关键工序，过程中为了满足钛合金使用过程中对较大规格尺寸的需求，同时生产大规格钛合金铸锭有利于节约生产成本，目前生产大规格钛合金铸锭的方法是通过熔炼过程中将多支较小规格的非成品钛合金铸锭进行组拼，通过进一步熔炼生产大规格钛合金铸锭。
[0003]钛合金制备过程中通过增加合金元素种类及含量的方法来提升钛合金的综合性能，大规格钛合金铸锭生产过程中焊接工艺是将铸锭连接起来的必备工序，随着合金元素种类及合金元素含量的增加，钛合金铸锭焊后裂纹产生率升高。钛合金铸锭焊后开裂导致后续熔炼过程中掉块、掉蛋，不仅增加钛合金熔炼过程冶金缺陷风险，甚至存在引起熔炼过程安全事故的重大风险，钛合金铸锭焊后裂纹消除问题急需解决。目前使用的钛合金铸锭焊接方法为真空自耗电弧炉炉内焊接。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种抑制钛合金铸锭焊后裂纹的焊接方法，解决现有钛合金铸锭焊后易产生裂纹的问题。
[0005]本专利技术采取的技术方案是抑制钛合金铸锭焊后裂纹的焊接方法，包括以下步骤：
[0006]焊接前对钛合金铸锭拼接端面进行处理，使钛合金铸锭拼接端面间保留缝隙；
[0007]使用“己”字型焊接路径进行焊接，将拼接端面缝隙与“己”字型焊接路径中“—”线相交；
[0008]实时控制焊缝成型的冷却速率。
[0009]优选地，焊接方式采用真空等离子焊，焊接电流为200～800A，电压为30～100V。
[0010]优选地，所述钛合金铸锭拼接端面之间的距离为2～5mm，将拼接后的钛合金铸锭沿钛合金铸锭纵向及横向进行紧固处理。
[0011]优选地，焊接前焊枪置于钛合金铸锭圆周最高点上方，焊枪与钛合金铸锭焊接方向切线的夹角为85
°
～90
°
。
[0012]优选地，所述拼接端面缝隙位于“—”的中心位置，其中“—”的长度不小于40mm，“∣”的长度为5～20mm。
[0013]优选地，焊枪行走至“己”字型焊接路径的拐点处以及拼接端面缝隙处时均采用不断弧停留的方法。
[0014]优选地，停留时间为3～10s。
[0015]优选地，钛合金铸锭焊接过程中钛合金铸锭保持匀速转动。
[0016]优选地，使用环形循环水冷却仓控制所述冷却速率，冷却速率为20～45℃/min，焊后冷却结束时焊缝温度不超过70℃，冷却时长不超过1.5h。
[0017]本专利技术的有益效果在于：
[0018]1、本专利技术通过“己”字型焊接路径，并在焊接路径的拐点处以及钛合金铸锭拼接端面缝隙处采用不断弧停留的方法，在增加焊缝饱满度的同时增加焊缝熔深，提高焊缝的强度，以此解决焊缝焊后开裂问题。
[0019]2、本专利技术在焊接过程中对焊缝冷却速率进行控制，精准控制焊后焊缝冷却速率以达到细化焊缝晶粒尺寸的目的，通过焊缝晶粒细化的方法提升焊缝强度，进一步解决钛合金铸锭焊缝焊后开裂的问题。
[0020]3、本专利技术对钛合金铸锭焊后焊缝熔池较散不均匀、熔池熔深不足、焊后焊缝晶粒尺寸较大等问题均有所改善，同时工序简单可控性高，易实现自动化生产。
附图说明
[0021]图1是本专利技术的焊接流程示意图。
[0022]图2是本专利技术的“己”字型焊接路径示意图。
[0023]图中：1、钛合金铸锭，2、拼接端面缝隙，3、“己”字型焊接路径。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，下面将结合附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0025]参看图1和图2，本专利技术的抑制钛合金铸锭焊后裂纹的焊接方法具体包括以下步骤：
[0026](1)、钛合金铸锭焊接前准备工作：对钛合金铸锭1拼接端面进行车削处理，保证铸锭拼接后拼接端面缝隙2在2～5mm；一方面保证较小的拼接端面缝隙，可在焊缝成型及冷却过程中防止焊接过程因残余应力无法释放导致焊接开裂，另一方面控制拼接端面缝隙宽度上限值，防止钛合金铸锭拼接处产生焊瘤，导致熔炼过程中产生冶金缺陷；
[0027](2)、钛合金铸锭焊接前紧固工作：将拼接后的钛合金铸锭延铸锭纵向及横向进行紧固处理，防止焊接过程中钛合金铸锭滑动，引起焊缝偏斜，焊缝成型不均匀；
[0028](3)、钛合金铸锭焊接前焊枪置于铸锭圆周最高点上方，焊枪与钛合金铸锭焊接方向切线的夹角范围控制在85
°
～90
°
；
[0029](4)、使用“己”字型焊接路径3进行钛合金铸锭焊接，将拼接端面缝隙置于“一”中心位置，其中“—”的长度不小于40mm，“∣”的长度在5～20mm之间；
[0030](5)、实时控制焊缝成型后的冷却速率，使用炉室舱体的循环水冷却系统搭配焊缝温度反馈系统及环形焊缝冷却系统。
[0031]步骤(4)中，焊枪行走至“己”字型焊接路径的拐点处以及拼接端面缝隙处采用不断弧停留的方法，停留时间3～10s。
[0032]步骤(4)中，钛合金铸锭焊接过程中钛合金铸锭保持匀速转动。
[0033]步骤(5)中，钛合金铸锭焊接过程在环形循环水冷却仓中完成，过程中要求冷却水
仓中水温控制在50℃以下，通过焊缝温度反馈器及环形焊缝冷却系统，实时调节焊缝冷却速率；
[0034]步骤(5)中，焊后冷却结束时焊缝温度不超过70℃，冷却时长不超过1.5h，过程要求钛合金铸锭焊后冷却速率控制在20～45℃/min；
[0035]需要说明的是，图2仅仅是示意图，实际操作时应当沿本专利技术的“己”字型焊接路径自上而下反复穿过拼接端面缝隙进行焊接。
[0036]本专利技术焊接方式采用真空等离子焊，焊接电流为200～800A，电压为30～100V。
[0037]本专利技术采用“己”字型焊接路径提高了钛合金铸锭焊接过程中焊缝均匀性及饱满度，提升了焊缝强度，同时本专利技术通过控制钛合金铸锭焊缝冷却时间及冷却终止温度，有效抑制钛合金铸锭焊缝成型过程中因晶粒粗大而无法承受冷却过程中应力释放造成的焊缝开裂。
[0038]实施例一:
[0039]选择2支φ560mm的Ti6Al4V钛合金铸锭，对钛合金铸锭拼接端面进行车削处理，加工后铸锭拼接后缝隙为3mm，将拼接后的钛合金铸锭延铸锭纵向及横向进行紧固处理；
[0040]调整焊接电流为200A，电压为30V，铸锭焊接前焊枪置于铸锭圆周最高点上方，并调整焊枪与铸锭焊接方向切线的夹角范围控制在为90
°
；铸锭焊接过程中使用“己”字型焊接路径，其中拼接缝隙置于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制钛合金铸锭焊后裂纹的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：焊接前对钛合金铸锭拼接端面进行处理，使钛合金铸锭拼接端面间保留缝隙；使用“己”字型焊接路径进行焊接，使拼接端面缝隙与“己”字型焊接路径中“—”线相交；实时控制焊缝成型的冷却速率。2.根据权利要求1所述的抑制钛合金铸锭焊后裂纹的焊接方法，其特征在于，焊接方式采用真空等离子焊，焊接电流为200～800A，电压为30～100V。3.根据权利要求1所述的抑制钛合金铸锭焊后裂纹的焊接方法，其特征在于，所述钛合金铸锭拼接端面之间的距离为2～5mm，将拼接后的钛合金铸锭沿钛合金铸锭纵向及横向进行紧固处理。4.根据权利要求1所述的抑制钛合金铸锭焊后裂纹的焊接方法，其特征在于，焊接前焊枪置于钛合金铸锭圆周最高点上方，焊枪与钛合金铸锭焊接方向切线的夹角为85
°
～90
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘向宏，张升懿，荀博，何力，朱军利，雷强，何涛，肖奇，王文博，
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：