一种用于大厚度钛合金窄间隙高效TIG焊接的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于大厚度钛合金窄间隙高效TIG焊接的装置及方法，包括：绝缘板，所述绝缘板上设置有送丝装置和钨极焊枪，所述送丝装置包括能够在三维空间移动的送丝嘴，用于向所述钨极焊枪输送焊丝，所述钨极焊枪的下部安装有钨极，所述钨极的下部设置有盲孔，在盲孔内设置有绝缘陶瓷棒；三轴滑架，所述绝缘板安装在三轴滑架上，使钨极焊枪能够相对试板移动；焊接电源，与钨极焊枪连接，用于向钨极焊枪供电；控制器，根据设定的参数控制送丝装置、焊接电源和三轴滑架的工作状态，对所述试板进行焊接，本申请降低了钨极的加工难度和生产成本，提升了焊接熔敷率和焊接效率，实现了窄间隙两侧侧壁的良好熔合，且实现了盲孔与焊丝之间的绝缘。间的绝缘。间的绝缘。

【技术实现步骤摘要】
一种用于大厚度钛合金窄间隙高效TIG焊接的装置及方法


[0001]本专利技术涉及TIG焊接
，具体而言，涉及一种用于大厚度钛合金窄间隙高效TIG焊接的装置及方法。

技术介绍

[0002]非熔化极钨极氩弧焊(TIG)具有焊接质量高、飞溅少、成本低、接头性能稳定等优点，在钛合金焊接
中占有非常重要的地位，但是，传统的钛合金窄间隙TIG焊接技术存在焊接熔敷率低、焊接效率低、窄间隙两侧侧壁易产生未熔缺陷等问题，限制了其在大厚度钛合金焊接领域的发展。
[0003]申请号为202010546106.7的专利技术专利公开了一种窄间隙TIG焊接装置，通过采用机械加工的方法，在常规钨极中心打孔，通过控制钨极孔内的气流量来控制电弧扩展形态，解决了焊接过程中加热区域小、窄间隙侧壁融化不充分的问题，但是存在钨极机械加工困难，钨极空心管与焊丝之间未绝缘处理等问题，增加了焊接工艺的实施难度。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种用于大厚度钛合金窄间隙高效TIG焊接的装置及方法，解决现有技术中钛合金窄间隙TIG焊接时焊接熔敷率低、焊接效率低、窄间隙两侧侧壁易产生未熔缺陷，钨极空心管机械加工困难、生产成本高以及钨极空心管与焊丝之间未绝缘处理的问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0006]一种用于大厚度钛合金窄间隙高效TIG焊接的装置，包括：
[0007]绝缘板，所述绝缘板上设置有送丝装置和钨极焊枪，所述送丝装置包括能够在三维空间移动的送丝嘴，用于在焊接时输送焊丝，所述钨极焊枪的下部安装有钨极，所述钨极的下部设置有盲孔，在盲孔内设置有绝缘陶瓷棒；
[0008]三轴滑架，所述绝缘板安装在三轴滑架上，使钨极焊枪能够相对试板移动；
[0009]焊接电源，与钨极焊枪连接，用于向钨极焊枪供电；
[0010]控制器，根据设定的参数控制送丝装置、焊接电源和三轴滑架的工作状态，对所述试板进行焊接。
[0011]本专利技术所述的用于大厚度钛合金窄间隙高效TIG焊接的装置，大幅度降低了钨极31的加工难度和生产成本，大幅提升焊接熔敷率，提高焊接效率，实现了窄间隙两侧侧壁的良好熔合，且实现了盲孔32与焊丝22之间的绝缘。
[0012]进一步的，所述钨极包括第一钨极和第二钨极，所述第一钨极上设置有第一盲孔，第一盲孔的直径为d1，1.5mm≥d1≥1.0mm，第一盲孔下端的壁厚为h1，0.8mm≥h1≥0.3mm，所述第二钨极上设置有第二盲孔，第二盲孔的直径为d2，3mm≥d2≥1.5mm，第二盲孔下端的壁厚为h2，0.6mm≥h2≥0.3mm。
[0013]这种设置能够实现窄间隙侧壁的熔合，且当电流较大时，电弧挺度好，适用于焊接
填充。
[0014]进一步的，所述钨极的直径为D，8.0mm≥D≥5.0mm，所述钨极的下端设置为锥面，锥面的角度为B，60
°
≥B≥40
°
。
[0015]这种设置缩小了钨极的体积，整体结构简单，能够伸入窄间隙或深窄间隙内部进行焊接，适用范围广。
[0016]进一步的，所述钨极的下端与试板之间的距离为5.0mm～9.0mm。
[0017]这种设置能够提高焊接质量。
[0018]进一步的，所述钨极焊枪内设置有循环水管和气管，循环水管通过管路和循环水箱连通，用于在焊接过程中为钨极焊枪降温，气管通过管路和第一保护气罐连通，用于在焊接过程中向试板上的焊接区域喷射保护气体。
[0019]这种设置能够在焊接过程中对钨极焊枪进行降温，并对焊接区域进行气体保护，提高焊接质量。
[0020]进一步的，还包括保护装置，所述保护装置设置在试板的下部，所述保护装置包括气体保护槽和冷却槽，所述气体保护槽通过管路和第二保护气罐连通，用于在焊接过程中对试板的下部进行气体保护，所述冷却槽通过管路和冷却水箱连通，用于在焊接过程中对试板的下部进行降温。
[0021]这种设置能够在焊接过程中对试板进行降温，并对焊接区域进行气体保护，提高焊接质量。
[0022]进一步的，所述试板包括第一试板和第二试板，在试板上设置有U型坡口，U型坡口的底部宽度为N1，N1≥8mm，顶部宽度为N2，N2≤15mm。
[0023]这种设置便于焊接操作，提高焊接效率和焊接质量。
[0024]进一步的，所述第一试板和第二试板之间的距离为L1，错边量为L2，0.2mm≥L1，0.5mm≥L2，其中，错边量指的是第一试板和第二试板之间的高度差。
[0025]这种设置便于焊接操作，提高焊接质量。
[0026]本专利技术还提供一种采用上述用于大厚度钛合金窄间隙高效TIG焊接装置的方法，包括步骤：
[0027]步骤1：对待焊接试板的表面及U型坡口进行机械清理，然后用丙酮擦拭干净，将试板放置在保护装置上，对钨极焊枪进行轨迹示教，设置控制器中的焊接参数，启动保护装置；
[0028]步骤2：对试板进行打底焊接，更换第一钨极，调节第一钨极和试板之间的距离，电流设置的范围为220A～300A，焊接速度设置为110mm/min～150mm/min，保护气体流量设置为15L/min～25L/min，送丝速度设置为250mm/min～500mm/min，待试板完成打底焊接后，进入步骤3；
[0029]步骤3：对试板进行焊接填充，更换第二钨极，调节第二钨极和试板之间的距离，进行第一层焊接填充时，电流设置为420A～500A，焊接速度设置为110mm/min～130mm/min，保护气体流量设置为20L/min～30L/min，送丝速度设置为1500mm/min～1800mm/min，进行其余层焊接填充时，电流设置为500A～650A，焊接速度设置为80mm/min～110mm/min，保护气体流量设置为20L/min～30L/min，送丝速度设置为1800mm/min～2500mm/min，脉冲频率设置为50Hz～80Hz，占空比设置为80％，采用对试板的上下两侧进行交替焊接填充，填充至距
离试板上表面2～3mm时停止，进入步骤4；
[0030]步骤4：对试板进行焊接盖面作业，使用第二钨极，脉冲频率设置为2Hz～10Hz，占空比设置为60％～80％，电流设置为360A～450A，焊接速度设置为110～150mm/min，送丝速度设置为1300～2000mm/min，保护气体流量设置为25L/min～35L/min。
[0031]这种焊接方法能够大幅提高焊接熔覆率和焊接效率，实现侧壁的良好熔合。
[0032]进一步的，在步骤3中，第一层焊接填充时，送丝速度设置为1300mm/min～1600mm/min，后续填充层，电流依次降低，每层降低15A～20A，焊接填充四层后，电流设置为480A～560A，保护气体为氦氩混合保护气，氦气与氩气的比例为7：3，气体流量设置为20L/min～30L/min。
[0033]这种设置能够大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于大厚度钛合金窄间隙高效TIG焊接的装置，其特征在于，包括：绝缘板(1)，所述绝缘板(1)上设置有送丝装置(2)和钨极焊枪(3)，所述送丝装置(2)包括能够在三维空间移动的送丝嘴(21)，用于在焊接时输送焊丝(22)，所述钨极焊枪(3)的下部安装有钨极(31)，所述钨极(31)的下部设置有盲孔(32)，在盲孔(32)内设置有绝缘陶瓷棒；三轴滑架(4)，所述绝缘板(1)安装在三轴滑架(4)上，使钨极焊枪(3)能够相对试板(100)移动；焊接电源(5)，与钨极焊枪(3)连接，用于向钨极焊枪(3)供电；控制器(10)，根据设定的参数控制送丝装置(2)、焊接电源(5)和三轴滑架(4)的工作状态，对所述试板(100)进行焊接。2.根据权利要求1所述的用于大厚度钛合金窄间隙高效TIG焊接的装置，其特征在于，所述钨极(31)包括第一钨极(311)和第二钨极(312)，所述第一钨极(311)上设置有第一盲孔(3110)，第一盲孔(3110)的直径为d1，1.5mm≥d1≥1.0mm，第一盲孔(3110)下端的壁厚为h1，0.8mm≥h1≥0.3mm，所述第二钨极(312)上设置有第二盲孔(3120)，第二盲孔(3120)的直径为d2，3mm≥d2≥1.5mm，第二盲孔(3120)下端的壁厚为h2，0.6mm≥h2≥0.3mm。3.根据权利要求1所述的用于大厚度钛合金窄间隙高效TIG焊接的装置，其特征在于，所述钨极(31)的直径为D，8.0mm≥D≥5.0mm，所述钨极(31)的下端设置为锥面，锥面的角度为B，60
°
≥B≥40
°
。4.根据权利要求1所述的用于大厚度钛合金窄间隙高效TIG焊接的装置，其特征在于，所述钨极(31)的下端与试板(100)之间的距离为5.0mm～9.0mm。5.根据权利要求1所述的用于大厚度钛合金窄间隙高效TIG焊接的装置，其特征在于，所述钨极焊枪(3)内设置有循环水管和气管，循环水管通过管路和循环水箱(61)连通，用于在焊接过程中为钨极焊枪(3)降温，气管通过管路和第一保护气罐(71)连通，用于在焊接过程中向试板(100)上的焊接区域喷射保护气体。6.根据权利要求1所述的用于大厚度钛合金窄间隙高效TIG焊接的装置，其特征在于，还包括保护装置(8)，所述保护装置(8)设置在试板(100)的下部，所述保护装置(8)包括气体保护槽(81)和冷却槽(82)，所述气体保护槽(81)通过管路和第二保护气罐(72)连通，用于在焊接过程中对试板(100)的下部进行气体保护，所述冷却槽(82)通过管路和冷却水箱(62)连通，用于在焊接过程中对试板(100)的下部进行降温。7.根据权利要求1所述的用于大厚度钛合金窄间隙高效TIG焊接的装置，其特征在于，所述试板(100)包括第一试板(101)和第二试板(102)，在试板(100)...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨旭光，刘希林，张景纯，范金伟，贾晓飞，
申请(专利权)人：洛阳船舶材料研究所中国船舶集团有限公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：