一种特种车辆钛合金深熔焊接方法技术

本发明专利技术提出一种特种车辆钛合金深熔焊接方法，能够实现大型特种车辆用钛合金车体外部不同厚度及接头形式焊缝等全熔透高能束焊接，改善结构质量，提高焊接生产效率，解决采用普通TIG焊方法焊接板厚6～20mm大型复杂特种车辆用钛合金车体时，需要多层多道焊，容易产生焊接速度慢、熔覆效率低、出现道间焊接缺陷、焊接变形和残余应力大的问题。本发明专利技术具有焊接速度快、生产效率高、成本低、接头残余应力和变形小、力学性能好等优点，能够解决钛合金厚板焊接过程控制及相关技术问题，实现钛合金构件等离子焊接的工程化应用，与普通TIG焊方法相比，焊接效率提高5～8倍，同时整体热输入降低2/5～4/5，能够大大提高焊缝和焊接构件的综合质量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种特种车辆钛合金深熔焊接方法


[0001]本专利技术属于钛合金焊接
，具体涉及一种特种车辆钛合金深熔焊接方法。

技术介绍

[0002]未来新型高机动特种车辆迫切需要大幅提高全域机动性、复杂环境的战场生存能力和快速部署能力。因此，轻量化、高可靠性成为新型特种车辆车体技术发展的主要方向。钛合金具有优良的抗弹性能和耐腐蚀性能，同时具有良好的热加工及冷加工性能，近年来已经成为我国新型特种车辆防护材料的主要研究方向，是未来特种车辆首选基体材料。特种车辆车体焊缝多为角接形式，板厚范围在6～20mm，接头结构形式复杂。
[0003]目前，大型特种车辆用钛合金车体构件，车体甲板厚度大、焊缝较长、位置复杂，若采用手工TIG焊、MIG焊等传统焊接技术进行焊接，焊缝填充量大、填充道次多，因为钛合金熔点较高，导热性差，焊缝高温区停留时间较长，熔池金属晶粒长大倾向较大，接头综合力学性能有所下降。焊接热量增大会导致焊接变形和应力增大，往往会导致车体整体超差，不满足装备交付要求，且由于多数焊缝结构焊接时不能完全熔透，存在一定质量和性能隐患，一定程度上限制这些焊接结构和工艺方法在大型车体构件制造中的应用。地面特种车辆，特别是大型特种车辆中用钛合金中厚板车体构件的全熔透焊接结构设计数据和焊接工艺较少，在车体焊接工程化应用上基本为空白。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本专利技术提出一种特种车辆钛合金深熔焊接方法，以解决大型特种车辆用钛合金车体及部件接头焊接工艺及工程化应用操作困难的技术问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种特种车辆钛合金深熔焊接方法，该深熔焊接方法采用压缩等离子电弧作为热源；
[0008]对于采用对接焊缝的焊接接头形式，当板厚为6～12mm时，不开坡口，当板厚为12～20mm时，设计钝边，坡口角度为90
°
；对于采用角接焊缝的焊接接头形式，对接角度为90
°
，当板厚为6～8mm时，不开坡口，当板厚为8～20mm时，设计钝边，焊缝外侧坡口角度为90
°
，焊缝内侧单边坡口角度为45
°
；
[0009]对于采用对接焊缝的焊接接头形式，采用平焊方式时，焊枪角度为90
°
，焊接电流为160～260A，离子气流量为3～7L/min，焊接速度为0.1～0.3m/min；采用立焊方式时，焊枪角度为90
°
，焊接电流为170～260A，离子气流量为4～7L/min，焊接速度为0.1～0.3m/min；采用横焊方式时，焊枪角度为90
°
，焊接电流为170～260A，离子气流量为4～7L/min，焊接速度为0.1～0.3m/min；
[0010]对于采用角接焊缝的焊接接头形式，采用平焊方式时，焊枪角度为90
°
，焊接电流为160～270A，离子气流量为3～8L/min，焊接速度为0.1～0.25m/min；采用立焊方式时，焊
枪角度为90
°
，焊接电流为170～280A，离子气流量为4～8L/min，焊接速度为0.1～0.2m/min；采用横焊方式时，焊枪角度为90
°
，焊接电流为170～280A，离子气流量为4～8L/min，焊接速度为0.1～0.2m/min。
[0011]进一步地，待焊接钛合金板之间的装配间隙为0～0.5mm。
[0012]进一步地，钝边长度为8mm。
[0013]进一步地，对于平焊方式，焊枪相对于焊接接头上表面为90
°
；对于立焊和横焊方式，焊枪相对于焊接接头立面角度均为90
°
。
[0014]进一步地，焊接过程中采用高纯氩气进行焊缝正面和背面的气体保护。
[0015](三)有益效果
[0016]本专利技术提出一种特种车辆钛合金深熔焊接方法，能够实现大型特种车辆用钛合金车体外部不同厚度及接头形式焊缝等全熔透高能束焊接，改善结构质量，提高焊接生产效率，解决采用普通TIG焊方法焊接板厚6～20mm大型复杂特种车辆用钛合金车体时，需要多层多道焊，容易产生焊接速度慢、熔覆效率低、出现道间焊接缺陷、焊接变形和残余应力大的问题。本专利技术具有焊接速度快、生产效率高、成本低、接头残余应力和变形小、力学性能好等优点，能够解决钛合金厚板焊接过程控制及相关技术问题，实现钛合金构件等离子焊接的工程化应用，与普通TIG焊方法相比，焊接效率提高5～8倍，同时整体热输入降低2/5～4/5，能够大大提高焊缝和焊接构件的综合质量。
附图说明
[0017]图1为本专利技术中板厚为6～12mm的对接焊缝接头形式；
[0018]图2为本专利技术中板厚为12～20mm的对接焊缝接头及坡口形式；
[0019]图3为本专利技术中板厚为6～8mm的角接焊缝接头形式；
[0020]图4为本专利技术中板厚为8～20mm的角接焊缝接头及坡口形式；
[0021]图5a为本专利技术中平焊施焊方式主视图，图5b为侧视图；
[0022]图6为本专利技术中立焊施焊方式示意图；
[0023]图7a为本专利技术中横焊施焊方式主视图，图7b为侧视图；
[0024]图8为本专利技术实施例1中对接焊缝接头形式。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。
[0026]本专利技术提出一种特种车辆钛合金深熔焊接方法，焊接方式采用机器人自动化焊接，采用压缩等离子电弧作为热源，根据不同的焊接工况环境选择焊接位置及相应的焊接规范，以非熔化极气体保护焊作为焊缝盖面焊接方法。该深熔焊接方法适用于厚度为6～20mm的特种车辆用钛合金板。
[0027]深熔焊接要求焊接接头均需熔透，对于采用对接焊缝的焊接接头形式，当板厚a为6～12mm时，不开坡口，如图1所示；当板厚a为12～20mm时，设计8mm钝边c，坡口角度β为90
°
，如图2所示。对于采用角接焊缝的焊接接头形式，对接角度α为90
°
，当板厚a、b为6～8mm时，不开坡口，如图3所示；当板厚a、b为8～20mm时，设计8mm钝边c，焊缝外侧坡口角度β为90
°
，
焊缝内侧单边坡口角度为45
°
，如图4所示。所有坡口形式在加工时均优先保证钝边厚度尺寸。对于不同焊接接头形式，两块待焊接钛合金板之间的装配间隙p均为0～0.5mm。
[0028]焊接时，通过设定焊枪速度，确保焊枪移动稳定、速度均匀。待焊接板材厚度为δ，对于平焊方式，焊枪相对于焊接接头上表面为90
°
，如图5a和5b所示；对于立焊和横焊方式，焊枪相对于焊接接头立面角度均为90
°
，分别如图6和图7a、7b所示。
[0029]焊接过程中采用高纯氩气进行焊缝正面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种特种车辆钛合金深熔焊接方法，其特征在于，所述深熔焊接方法采用压缩等离子电弧作为热源；对于采用对接焊缝的焊接接头形式，当板厚为6～12mm时，不开坡口，当板厚为12～20mm时，设计钝边，坡口角度为90
°
；对于采用角接焊缝的焊接接头形式，对接角度为90
°
，当板厚为6～8mm时，不开坡口，当板厚为8～20mm时，设计钝边，焊缝外侧坡口角度为90
°
，焊缝内侧单边坡口角度为45
°
；对于采用对接焊缝的焊接接头形式，采用平焊方式时，焊枪角度为90
°
，焊接电流为160～260A，离子气流量为3～7L/min，焊接速度为0.1～0.3m/min；采用立焊方式时，焊枪角度为90
°
，焊接电流为170～260A，离子气流量为4～7L/min，焊接速度为0.1～0.3m/min；采用横焊方式时，焊枪角度为90
°
，焊接电流为170～260A，离子气流量为4～7L/min，焊接速度为0.1～0.3m/m...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘政，冯和永，高金良，宋旭杰，任雁，万鹏，周晓宇，刘玉明，成雅徽，耿景刚，杨海林，王惠泽，刘浪浪，
申请(专利权)人：北京北方车辆集团有限公司，
类型：发明
国别省市：