一种细长薄壁壳体与多支座搭接焊缝裂纹控制方法技术

本发明专利技术提供一种细长薄壁壳体与多支座搭接焊缝裂纹控制方法，包括以下步骤：１）清理待焊位置；２）待焊位置焊前预热，预热至８０℃～１５０℃；３）焊接环境要求：环境温度１５℃～３０℃；相对湿度不超过７５％；４）采用低碳焊丝Ｈ１８ＣｒＭｏＡ焊接，焊接电流为９０Ａ～１３０Ａ；５）焊后对焊缝加热至１５０℃～２５０℃；６）缓冷处理：自然冷却至室温～５０℃；７）在焊接开始后８ｈ内进入退火处理；８）打磨过程中将焊缝起弧点和收弧点打磨掉凸角，台阶处形成斜面过渡。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别是细长薄 壁发动机燃烧室壳体与边条翼支座搭接焊缝裂纹的控制方法。
技术介绍
焊接是发动机燃烧室壳体制造过程中一项主要工艺方法，发动机燃烧室壳体是 一种高压容器，焊接质量在很大程度上决定产品质量优劣。因此，在发动机燃烧室壳体 制造中焊接是关键工序之一。但焊接技术本身也存在着不可轻视的技术问题，在生产中 难以避免产生许多焊接缺陷如裂纹、气孔、夹杂、未焊透、未熔合、咬边等，而这些 缺陷又可能诱发裂纹，裂纹是发动机燃烧室壳体工作时发生破坏的根源，必须引起足够 的重视。有些场合，发动机燃烧室壳体多数采用高强度钢和超高强度钢，因强度高，韧 性低，特别是焊缝性能比母材低，选用合理的焊接方法和材料尤为重要。超高强度钢 焊接方法有摩擦焊、气体保护焊、等离子焊、电子束焊等，钨极氩弧焊属于气体保护 焊。现有发动机燃烧室壳体的主要工艺制备路线为圆筒旋压(或圆筒卷焊)+前后 封头焊接一机加一壳体焊接一退火一X光检测一调质一X光检测一机加一水压一喷砂一 喷漆一入库。焊接质量的好坏决定壳体承受压力的高低，如果焊接质量有问题，在水压 时壳体会爆破，致使产品报废，直接影响着后续加工和使用性能。某些细长薄壁发动机燃烧室壳体需要焊接固定电缆的电缆罩支座和起导向作用 的边条翼支座，由于边条翼支座尺寸较大，两侧为满焊缝，调质时由于燃烧室壳体的壁 厚较薄，冷却速度不一，极其容易在边条翼支座焊缝起弧点和收弧点出现裂纹，严重影 响产品质量，因此控制其裂纹产生对该产品加工有着很重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种细长薄壁发动机燃烧室壳体与多支座搭接焊缝裂纹 控制方法，在边条翼支座焊接过程和焊缝打磨过程进行控制，有效地避免裂纹的产生。本专利技术的技术方案本专利技术的细长薄壁壳体与多支座搭接焊缝裂纹控制方法包 括以下步骤1)清理待焊位置；2)待焊位置焊前预热，预热至80°C 150°C ；3)焊接环境要求环境温度15°C 30°C ；相对湿度不超过75% ；4)采用低碳焊丝焊接，焊接电流为90A 130A ；5)焊后对焊缝加热至150°C 250°C ；6)缓冷处理自然冷却至室温 50°C ；7)在焊接开始后8h内进入退火处理；8)打磨。进一步地，所述的步骤4)的低碳焊丝采用HISCrMoA焊丝。优选地，所述的步骤2)待焊位置焊前预热，预热至120°C 130°C。优选地，所述的步骤3)环境温度为18°C 25°C。优选地，所述的步骤4)焊接电流为100A 110A。优选地，所述的步骤5)焊后对焊缝加热至200°C 220°C。进一步地，所述的步骤1)清理待焊位置包括焊接前将焊丝及焊件上的水分清 理干净；用脱脂棉蘸乙醇清理焊接区域，清理后焊接区域无氧化物、水份、油污；用砂 纸、脱脂棉蘸乙醇清理焊丝，清理后焊丝无氧化物、水份、油污。进一步地，所述的步骤8)打磨过程中将焊缝起弧点和收弧点打磨掉凸角，台阶 处形成斜面过渡。本专利技术的技术效果体现在通过焊前清理准备并预热，焊后缓冷并及时退火， 将焊缝起弧点和收弧点打磨掉角，避免裂纹的产生。经实践证明，本专利技术的控制方法， 调质后经无损检测焊缝质量符合设计QJ1842-95 II级要求，产品合格率达到100%。附图说明图1为发动机燃烧室壳体结构简图。图2为边条翼支座主视图。图3为图2的左视图。图4为图2的俯视图。具体实施例方式本专利技术主要是加强边条翼支座焊接过程和焊缝打磨过程控制，具体为焊前清 理准备并预热待焊位置；焊接过程首先按等韧性原则选择焊丝，其次满足焊接环境要求 最后控制焊接电流；焊后缓冷并及时退火，将焊缝起弧点和收弧点打磨掉角，避免裂纹 的产生。下面结合附图和实例对本专利技术作进一步详细说明。如图1:燃烧室壳体1采用30CrMnSiA结构钢，是发动机燃烧室壳体的关键件， 由圆筒体、前封头、后封头、前裙、边条翼支座(44个)和电缆罩支座(32个)组焊而 成。边条翼支座共四排(图中只示意出一排)，边条翼支座2燃烧室壳体1的焊接， 采用本专利技术的多支座搭接焊缝裂纹控制方法。每排边条翼支座2的上、下边同焊在燃烧 室壳体1的两条母线la、lb上。如图2、图3、图4:边条翼支座2的上、下边2a、2b是与燃烧室壳体1的焊接 边。其中圆筒体为变壁厚整体旋压结构，边条翼支座与长度为3440mm，燃烧室壳体 1的主体圆筒段外径仅为4400mm，壁厚为2.8mm ；长径比为8.6，属于细长薄壁多支座 零件，边条翼支座搭接焊缝技术要求QJ1842-95 II级。燃烧室壳体调质后，边条翼支座焊缝起弧点和收弧点会出现大量裂纹，本专利技术的方法包括以下步骤1)清理待焊位置主要对燃烧室壳体1焊接边条翼支座2的位置和边条翼支座 进行清理；2)用氧一乙炔焰对待焊位置(燃烧室壳体1焊接边条翼支座2的位置)焊前预 热，预热至80°C 150°C ；3)焊接环境要求环境温度15°C 30°C ；相对湿度不超过75% ；4)采用低碳焊丝焊接，焊接电流为90A 130A ；5)焊后用氧一乙炔焰将焊缝加热至150°C 250°C ；6)缓冷处理自然冷却至室温 50°C，即50°C以下；7)在焊接开始后8h内进入退火处理；8)打磨。优选地，所述的步骤4)低碳焊丝采用H18CrMoA焊丝。优选地，所述的步骤2)预热至120°C 130°C。优选地，所述的细步骤3)环境温度18°C 25°C。优选地，所述的步骤4)焊接电流为100A 110A。优选地，所述的步骤5)焊后对焊缝加热至200°C 220°C。进一步地，所述的步骤1)清理待焊位置要求焊接前将焊丝及焊件上的水分清 理干净；用脱脂棉蘸乙醇清理，要求清理后焊接区无氧化物、水份、油污；用砂纸、脱 脂棉蘸乙醇清理焊丝，要求清理后焊丝无氧化物、水份、油污。进一步地，所述的步骤8)打磨过程中将焊缝起弧点和收弧点打磨掉凸角，台阶 处形成斜面过渡。重点地，包括以下措施1、焊前预热和焊后加热缓冷因为钢的奥氏体等温度转变过程中，冷却速度愈快，奥氏体转变为马氏体的趋 势愈强烈，伴随相变应力，淬硬性严重。预热和缓冷可以缓解这种趋势，减少焊缝的脆 性和应力，同时预热还可以使焊接时熔池流动性变好，有利于预防焊接裂纹的产生，因 此，在支座焊接前对燃烧室壳体1焊接边条翼支座2的位置进行局部预热，焊后加热缓 冷，保温30min进行控制。2、选择合适成分的焊丝按等韧性原则选择焊丝，在选择焊丝时，除了要保证不产生裂纹，还要考虑焊 缝金属的调质与母材一致，以保证调质后的接头性能与母材相同，因此焊缝金属的主要 合金组成尽量与母材相近，但对能引起焊缝裂纹倾向和促使金属脆化的元素(如C、Si、 S、P等)应加以严格控制，HISCrMoA焊丝可满足以上要求，该焊丝属于超低碳焊丝， 从而提高了焊缝抗裂性能，使热影响区的各类应力通过焊缝本身得到松弛，防止裂纹向 焊缝扩展。3、焊前严格清理由于采用手工钨极氩弧焊，氩气属于惰性气体，它既无脱氧能力又无去氢能 力，所以对焊前准备工作就要求很严格，这就要求焊接前应该将焊丝及焊件上的水分清 理干净，具体为用风动钢丝轮、砂布清理支座焊接部位和壳体上待焊区，使之露出金属光泽无黑点，用脱脂棉、乙醇认真清理，要求清理后，焊接区无氧化物、水份、油污 等，直至脱脂棉擦拭无黑渍；用砂纸、脱脂棉、乙醇清理焊本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种细长薄壁壳体与多支座搭接焊缝裂纹控制方法，包括以下步骤：１）清理待焊位置；２）待焊位置焊前预热，预热至８０℃～１５０℃；３）焊接环境要求：环境温度为１５℃～３０℃；相对湿度不超过７５％；４）采用低碳焊丝焊接，焊接电流为９０Ａ～１３０Ａ；５）焊后对焊缝加热至１５０℃～２５０℃；６）缓冷处理：自然冷却至室温～５０℃；７）在焊接开始后８ｈ内进入退火处理；８）打磨。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李锐，付德生，
申请(专利权)人：国营江北机械厂，
类型：发明
国别省市：42