CN103143821A - 一种铸造钛合金连杆的定位焊接工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及装备制造业中的定位焊接技术，是往复压缩机中连杆的焊接专业技术，具体地说，是ZTC4铸造钛合金连杆的定位焊工艺，将ZTC4铸造钛合金连杆，采用手工钨极氩弧焊，焊丝：TA1纯钛焊丝；焊丝直径：φ2.4mm；电源极性：直流正接；待连杆两侧螺栓孔加工后将其定位焊点加工去掉，焊接过程工艺参数为：焊接电流170～180A；焊接电压：12～14V；保护气体：99.9％Ar气体；钨极直径：2.4mm；气体流量：10～15L/min。本发明是保证连杆加工时的精度要求而采取的定位焊，满足钛合金连杆加工技术要求，加工精度、质量的要求，焊接一次合格，提高往复压缩机的制造质量和生产效率，降低钛合金连杆的制造成本。

Description

一种铸造钛合金连杆的定位焊接工艺
技术领域
本发明涉及装备制造业中的定位焊接技术，是往复压缩机中连杆的焊接专业技术，具体地说，是ZTC4铸造钛合金连杆的定位焊工艺。
背景技术
往复压缩机是用于海军建设中的电动高压空气动力压缩机组，连杆是压缩机中实现往复运动的重要部件。连杆是由连杆体、连杆上轴承及连杆下轴承等部件组成，连杆材料为ZTC4铸造钛合金；连杆的加工工艺要求整体加工，加工中保证连杆体、连杆上轴承及连杆下轴承三件各孔同心，实现两侧螺栓孔平行度的技术要求。
原ZTC4铸造钛合金焊接是外委协作，每次焊接均要付给外协大量的焊接费用，生产周期还不能保证，费时、费力、耗资金，提高了生产制造成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种ZTC4铸造钛合金连杆的定位焊接工艺。该定位焊接工艺解决了铸造钛合金连杆一次加工达到连杆体、连杆上轴承及连杆下轴承三件各孔同心，两侧螺栓孔相互平行的问题，保证了加工质量，避免工件周转，降低了生产成本。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明的焊接工艺为：
采用手工钨极氩弧焊，焊接ZTC4铸造钛合金连杆的连杆体、连杆上轴承及连杆下轴承；所采用的焊丝牌号：TA1纯钛焊丝；焊丝直径：φ2.4mm；电源极性：直流正接；包括焊前处理、焊接过程及焊后检查，其中焊接过程工艺参数为：
焊接电流170～180A；焊接电压：12～14V；保护气体：按体积百分比，99.9％Ar；钨极材料：铈钨；钨极直径：2.4mm；喷嘴直径：16mm；气体流量：10～15L/min。
其中：按重量百分比计，焊丝TA1的化学成分如下：Fe：0.12；C：0.01；N：0.01；O：0.12；H：0.003；
手工钨极氩弧焊完成点焊的全过程；
手工钨极氩弧焊点焊前进行如下处理：
1)连杆体、连杆上轴承、及连杆下轴承均为铸造钛合金件，尺寸在点焊固定处留5mm余量，以备点焊固定后加工去掉热影响区；
2)铸造钛合金技术要求满足SG07-2《Ti-6Al-4V合金铸造连杆技术条件》；
3)铸造钛合金依据GB/T4698-1996；GB/T14265-1993标准检测：Al、V、Fe、Si、C、N、H、O；
固定点焊前进行如下处理：
1)调试钨极氩弧焊设备，使运转正常；
2)用酒精清洗待点焊处表面，去除油污；
3)用酒精清洗焊丝表面，去除油污；
4)拼装ZTC4铸造钛合金连杆体、连杆上轴承及连杆下轴承；
5)定位焊时提前3～5秒送氩气，焊点处氩气保护充分；
6)定位焊收尾时，滞后3～5秒停止送气，防止焊缝氧化。
焊接顺序如下：
1)点焊的工艺参数：焊接电流170～180A；焊接电压：12～14V；保护气体：按体积百分比，99.9％Ar；钨极材料：铈钨；钨极直径：2.4mm；喷嘴直径：16mm；气体流量：10～15L/min；
2)焊点焊后表面进行宏观检查，焊点表面颜色呈银白色；
3)在宏观检查合格的基础上对焊点表面进行着色检查；
4)焊点表面着色检查合格后进行加工。
本发明的优点与积极效果为：
1、本发明定位焊工艺要求进行部件点焊固定，保证连杆一次加工合格，达到加工的技术要求。
2、本发明定位焊，是采用手工钨极氩弧焊的焊接方法，气体保护焊的焊丝不用烘干处理，焊接过程中焊丝手动送给，由于钨极氩弧焊的热量集中，具有热影响区窄、变形小、成形美观、质量好、成本低、焊接效率高等优点；而且，焊后不需清渣、打药皮；采用手工钨极氩弧焊不仅可以解决加工定位，同时可保证焊接质量，缩短连杆外协的焊接周期，降低制造成本，保证了往复压缩机的交货期。
3、本发明的连杆部件拼装、焊接，不需要拼装胎，一次定位点焊一点，对称定位焊，保证加工要求，节约资金，降低成本。
4、本发明可以使连杆点焊固定，满足加工要求，保证连杆体、上、下轴承三件各孔同心，实现两侧螺栓孔的平行度要求的技术要求，开发了连杆点焊固定新材料、加工新工艺、新方法，满足用户要求和市场的需求，不仅保证了焊接质量同时缩短了焊接周期和产品的制造周期，在拓宽了风机市场同时给社会带了巨大的效益。
附图说明
图1为本发明铸造钛合金连杆的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为本发明连杆定位焊的示意图；
其中：1为连杆体，2为连杆衬套，3为连杆螺钉，4为调整垫片，5为连杆上轴承，6为连杆轴瓦，7为轴瓦止动销，8为连杆下轴承，9为开槽螺母，10为销。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
一、连杆的结构
如图1、图2所示，连杆由连杆体1、连杆衬套2、连杆螺钉3、调整垫片4、连杆上轴承5、连杆轴瓦6、轴瓦止动销7、连杆下轴承8、开槽螺母9及销10组成。
定位焊是将连杆体1、连杆上轴承5及连相干下轴承8三件用定位焊的方法将三个部件连成一体，便于加工，解决连杆体1、连杆上轴承5及连杆下轴承8两侧螺栓孔同心，达到两侧螺栓孔平行度的技术要求。
二、ZTC4铸造钛合金的化学成分和力学性能分别见表1、表2；焊丝的化学成分及机械性能分别见表3、表4。
表1铸件的化学成分(％)
Figure BDA0000116626300000031
表2铸件的附铸试样力学性能
注：ZTC4铸造钛合金连杆技术条件符合QB 0084-2009标准
表3 TA1焊丝的化学成分
  ％   Fe   C   N   O   H   Ti
  0.12   0.01   0.01   0.12   0.003   其余
注：TA1焊丝技术条件符合GB/T3621-2007标准
三、ZTC4铸造钛合金的焊接特点
钛及钛合金具有良好的耐腐蚀性能，在氧化性、中性及有氯离子介质中，其耐腐蚀性优于不锈钢，有时甚至为普通奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti的10倍。工业纯钛塑性好，但强度较低，具有良好的低温性能，其线膨胀系数和热导率都不大，这都会给焊接带来困难。
钛是一种活性元素，特别是在焊接高温下非常容易吸收氮、氢、氧，从而使焊缝的硬度、强度增加，塑性、韧性降低，引起脆化。
钛合金焊接时产生的焊接热裂纹的几率极小，只有当焊丝或母材质量有问题时才可能产生热裂纹。由氢引起的冷裂纹是钛合金焊接时应注意防止的，焊接时熔池和低温区母材中的氢向热影响区扩散，引起热影响区含氢量增加，造成热影响区出现延迟裂纹。
钛及钛合金焊接时气孔是最常见的焊接缺陷。焊丝或母材表面清理不干净或氩气不纯都会造成气孔产生，因此保护气-氩气纯度要求在99.99％以上，焊丝及工件表面要清洗。
四、焊接工艺参数
手工钨极氩弧焊完成连杆点焊的全过程，焊接工艺参数如下：
焊丝牌号：TA1纯钛焊丝；焊丝直径：φ2.4mm；电源极性：直流正接；焊接电流170～180A；焊接电压：12～14V；保护气体：按体积百分比，99.9％Ar；钨极材料：铈钨；钨极直径：2.4mm；喷嘴直径：16mm；气体流量：10～15L/min。
五、焊接顺序
1)拼装连杆体1、连杆上轴承5及连杆下轴承8；
2)用卡兰装卡固定；
3)定位焊；
六、焊接工艺要点
手工钨极氩弧焊点焊前进行如下处理：
1)连杆体、连杆上轴承、及连杆下轴承均为铸造钛合金件，尺寸在点焊固定处留5mm余量，以备点焊固定后加工去掉热影响区；
2)铸造钛合金技术要求满足SG07-2《Ti-6Al-4V合金铸造连杆技术条件》；
3)铸造钛合金依据GB/T4698-1996；GB/T14265-1993标准检测：Al、V、Fe、Si、C、N、H、O；
固定点焊前进行如下处理：
1)调试钨极氩弧焊设备，使运转正常；
2)用酒精清洗待点焊处表面，清理油污等污物；
3)用酒精清洗焊丝表面，去除油污；
4)定位焊时提前3～5秒送氩气，焊点处氩气保护充分；
5)定位焊收尾时，滞后3～5秒停止送气，防止焊缝氧化；
6)焊接收尾时，注意必须填满弧坑，避免弧坑裂纹。
七、检验
1)定位焊的焊点表面进行宏观检查，焊点表面颜色呈银白色；
2)在宏观检查合格的基础上对焊点表面进行着色检查，焊点表面着色检查合格后进行加工。
八、焊接应用
利用上述工艺，连杆可一次定位焊成功，定位焊后可以一次加工使连杆体、连杆上、下轴承三件螺栓孔各孔同心，实现连杆两侧螺栓孔平行度的技术要求。

Claims (5)

1.一种铸造钛合金连杆的定位焊接工艺，其特征在于：采用手工钨极氩弧焊，焊接ZTC4铸造钛合金连杆的连杆体、连杆上轴承及连杆下轴承；所采用的焊丝牌号：TA1纯钛焊丝；焊丝直径：φ2.4mm；电源极性：直流正接；包括焊前处理、焊接过程及焊后检查，其中焊接过程工艺参数为：
焊接电流170～180A；焊接电压：12～14V；保护气体：按体积百分比，99.9％Ar；钨极材料：铈钨；钨极直径：2.4mm；喷嘴直径：16mm；气体流量：10～15L/min。
2.按权利要求1所述铸造钛合金连杆的定位焊接工艺，其特征在于：按重量百分比计，焊丝TA1的化学成分如下：Fe：0.12；C：0.01；N：0.01；O：0.12；H：0.003。
3.按权利要求1所述铸造钛合金连杆的定位焊接工艺，其特征在于：手工钨极氩弧焊完成点焊的全过程。
4.按权利要求1所述铸造钛合金连杆的定位焊接工艺，其特征在于：手工钨极氩弧焊点焊前进行如下处理：
1)连杆体、连杆上轴承、及连杆下轴承均为铸造钛合金件，尺寸在点焊固定处留5mm余量，以备点焊固定后加工去掉热影响区；
2)铸造钛合金技术要求满足SG07-2《Ti-6Al-4V合金铸造连杆技术条件》；
3)铸造钛合金依据GB/T4698-1996；GB/T14265-1993标准检测：Al、V、Fe、Si、C、N、H、O；
固定点焊前进行如下处理：
1)调试钨极氩弧焊设备，使运转正常；
2)用酒精清洗待点焊处表面，去除油污；
3)用酒精清洗焊丝表面，去除油污；
4)拼装ZTC4铸造钛合金连杆体、连杆上轴承及连杆下轴承；
5)定位焊时提前3～5秒送氩气，焊点处氩气保护充分；
6)定位焊收尾时，滞后3～5秒停止送气，防止焊缝氧化。
5.按权利要求1所述铸造钛合金连杆的定位焊接工艺，其特征在于：焊接顺序如下：
1)点焊的工艺参数：焊接电流170～180A；焊接电压：12～14V；保护气体：按体积百分比，99.9％Ar；钨极材料：铈钨；钨极直径：2.4mm；喷嘴直径：16mm；气体流量：10～15L/min；
2)焊点焊后表面进行宏观检查，焊点表面颜色呈银白色；
3)在宏观检查合格的基础上对焊点表面进行着色检查；
4)焊点表面着色检查合格后进行加工。
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