一种高温高强钛合金薄壁铸件缺陷补焊方法技术

本发明专利技术公开了一种高温高强钛合金薄壁铸件缺陷补焊方法，包括如下步骤：先确定缺陷位置，用机械方法去除铸造缺陷；然后对待焊接位置进行加热，然后焊接。其中，在加热时，利用正面加热组件和背面加热组件分别使待焊接位置及其背面加热至100~400℃，正面加热组件的外部套盖有能够持续供应保护气体的气体保护桶，正面加热组件上设有进气孔和出气孔以使待焊接位置在加热过程中处于气体保护状态；加热到指定温度后，打开气体保护桶的端盖，取下正面加热组件，对待焊接位置进行熔化焊，熔化焊过程中需要持续向气体保护桶中通入保护气体，使焊接位置始终处于气体保护状态。该缺陷补焊方法能够大幅提高产品补焊合格率，节约生产成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
一种高温高强钛合金薄壁铸件缺陷补焊方法


[0001]本专利技术涉及金属材料焊接
，具体的说是一种高温高强钛合金薄壁铸件缺陷补焊方法。

技术介绍

[0002]航空航天海洋船舶等领域大量采用高温高强钛合金制作大开口薄壁零部件，实现结构的减重。但是这些耐高温、高强铸造钛合金制备大型薄壁复杂构件时，由于使用的铸造合金中往往含有C、Si、W、稀土等元素的，导致钛合金铸造流动性和充型完整性下降，铸造性能比常用的铸造钛合金明显降低，铸件的变形倾向大、易产生各种铸造缺陷，需要补焊予以消除。但是这些高温高强钛合金成分复杂、强度高、塑韧性较低，大开口和内部加强结构使得铸件补焊后有结构应力，容易引起焊接附加裂纹，而且焊接变形也难以控制。现有焊接方法难以解决，造成产品的成品率较低，影响了产品的研制生产进度。因此，需要找到一种适合的补焊方法，解决这一技术难题。
[0003]现有技术中经常采用氩弧焊或激光焊补焊钛合金薄壁结构，然而由于氩弧焊功率密度低，补焊时焊接热输入大，同时材料强度高，塑性差，直接补焊钛合金铸件常常会造成焊接裂纹等缺陷的产生。采用激光焊补焊钛合金薄壁结构时，由于薄壁结构铸造缺陷位置不确定，存在激光头与零件结构干涉，缺乏灵活度。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中的不足，本专利技术提供一种高温高强钛合金薄壁铸件缺陷补焊方法，该缺陷补焊方法能够消除铸造过程中产生的缩孔、缩松、裂纹、孔洞等铸造缺陷，同时有效改善材料焊接时的塑性，避免由于高强钛合金焊缝强度高、接头塑韧性差，补焊过程中出现裂纹等缺陷，产生二次开裂，导致产品失效的焊接问题，从而大幅提高产品补焊合格率，节约生产成本。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的具体方案为：一种高温高强钛合金薄壁铸件缺陷补焊方法，包括如下步骤：（1）、确定缺陷位置，用机械方法去除铸造缺陷；（2）、对待焊接位置进行加热利用正面加热组件使待焊接位置加热至100~400℃；利用背面加热组件使待焊接位置的背面加热至100~400℃；正面加热组件的外部套盖有能够持续供应保护气体的气体保护桶，正面加热组件上设有进气孔和出气孔以使待焊接位置在加热过程中处于气体保护状态；（3）、对待焊接位置进行焊接打开气体保护桶的端盖，取下正面加热组件，对待焊接位置进行熔化焊，熔化焊的参数为：焊接电流为50
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80A，电压6
‑
12V，冷金属过渡焊接电流为30
‑
80A，电压9
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12V；其中，熔化焊过程中需要持续向气体保护桶中通入保护气体，使焊接位置始终处于气体保护状
态。
[0006]进一步地，所述气体保护桶的端盖与桶体转动连接，端盖呈锥尖朝向桶体外部的锥形结构。
[0007]进一步地，所述正面加热组件为小尺寸非接触式加热组件，所述背面加热组件为大尺寸接触式加热组件。
[0008]进一步地，所述正面加热组件和背面加热组件均包括保温块，保温块中部设有凹槽，凹槽内设有用于对待焊接位置进行加热的加热元件，凹槽内壁上铺设有防止散热的铝箔层，凹槽的开口处正对铸件。
[0009]进一步地，背面加热组件中凹槽开口所覆盖的范围不小于待焊接位置及周边不小于80mm的区域。
[0010]进一步地，正面加热组件中凹槽开口覆盖的范围不小于待焊接位置及周边不小于50mm的区域。
[0011]进一步地，背面加热组件中的加热元件为能够与铸件直接接触的加热带。
[0012]进一步地，正面加热组件中的加热元件为电阻丝、加热棒、钼带或者红外灯管。
[0013]进一步地，正面加热组件的保温块上对应待焊接区域最低处的位置设有进气孔，对应待焊接区域最高处的位置设有出气孔。
[0014]进一步地，所述保温块的材质为高温绝热棉或石棉网。
[0015]有益效果：（1）本专利技术的一种高温高强钛合金薄壁铸件缺陷补焊方法，解决了高温高强钛合金铸件缺陷补焊修复过程中的焊接裂纹问题，有效的消除了补焊后的附加裂纹倾向，使补焊后的钛合金部件可以满足高温高强钛合金铸造零部件修复和使用要求。
[0016]（2）相比于传统的开放式预热方法，本专利技术是在保护气体的保护下对薄壁高强钛合金进行预热，同时在气体保护桶中进行焊接，避免钛合金在高温的氧化污染。为了保证待焊接位置周边不在预热过程中发生氧化污染，设置了铝箔层和保温块。
[0017]（3）本专利技术为了避免正面加热热量散失，将气体保护桶的端盖设为锥形结构，实现辐射热的再聚焦加热，提升加热速率，避免散热过快。
[0018]（4）由于预热温度较高，焊接时可以采用较小的电流，减少焊接变形，这是常规焊接中无法施焊的工艺参数，且对于预热后的结构补焊可以降低残余应力避免裂纹产生，同时也避免了焊接变形，有效的提高了结构的尺寸精度，实现高精度高质量焊接。
附图说明
[0019]图1为本专利技术中正面加热组件、背面加热组件及气体保护桶相对位置示意图。
[0020]图2为采用实施例1的缺陷补焊方法补焊后的铸件图片。
[0021]图3为对图2中补焊后的铸件进行荧光检测后的图片。
[0022]图示标记：1、加热元件，2、铝箔层，3、保温块，4、铸件，5、端盖，6、气体保护桶。
具体实施方式
[0023]下面将结合具体实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领
域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0024]本专利技术提供了一种适用于高温高强钛合金薄壁铸件缺陷补焊方法，采用该补焊方法修复的高温高强钛合金铸件质量满足铸件补焊要求，避免焊后产生焊接裂纹，降低了钛合金薄壁结构的报废率。该缺陷补焊方法主要包括如下步骤：（1）、用渗透、射线检查的方法确定铸造缺陷的位置；（2）、用机械的方法去除铸造缺陷；（3）、焊前进行局部待焊接位置预热处理；（4）、采用熔化焊方法设置合理的焊接参数进行补焊；其中焊接电流为50
‑
80A，电压6
‑
12V，冷金属过渡焊接电流为30
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80A，电压9
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12V，采用惰性气体进行保护，如氦气、氩气或者氦氩混合等惰性保护气氛。通过有效控制焊接热输入从而实现对焊接质量、焊接残余应力和焊接变形的有效控制，避免焊后应力集中增大焊接裂纹倾向。需要说明的是，熔化焊过程中需要持续向气体保护桶中通入保护气体，使焊接位置始终处于气体保护状态。
[0025]其中，步骤（3）中，为了提高焊接时焊接区域的塑性，降低接头熔合区焊接时应力集中造成开裂的风险，请参考图1，在待焊接位置的正面和背面分别设置了正面加热组件和背面加热组件，对待焊接位置及其背面加热至100
‑
400℃，提高待焊接位置整体的加热效率，获得加热均匀的待焊接区域。
[0026]所述正面加热组件和背面加热组件均包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温高强钛合金薄壁铸件缺陷补焊方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）、确定缺陷位置，用机械方法去除铸造缺陷；（2）、对待焊接位置进行加热利用正面加热组件使待焊接位置加热至100~400℃；利用背面加热组件使待焊接位置的背面加热至100~400℃；正面加热组件的外部套盖有能够持续供应保护气体的气体保护桶，正面加热组件上设有进气孔和出气孔以使待焊接位置在加热过程中处于气体保护状态；（3）、对待焊接位置进行焊接打开气体保护桶的端盖，取下正面加热组件，对待焊接位置进行熔化焊，熔化焊的参数为：焊接电流为50
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80A，电压6
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12V，冷金属过渡焊接电流为30
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80A，电压9
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12V；其中，熔化焊过程中需要持续向气体保护桶中通入保护气体，使焊接位置始终处于气体保护状态。2.根据权利要求1所述的一种高温高强钛合金薄壁铸件缺陷补焊方法，其特征在于，所述气体保护桶的端盖与桶体转动连接，端盖呈锥尖朝向桶体外部的锥形结构。3.根据权利要求1所述的一种高温高强钛合金薄壁铸件缺陷补焊方法，其特征在于，所述正面加热组件为小尺寸非接触式加热组件，所述背面加热组件为大尺寸接触式加热组件。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅文佳，高福洋，崔永杰，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：