CN104057198A - 一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法 - Google Patents

一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法，通过电子束焊工艺，对压气机转子的五条焊缝进行焊接。本好明采用合理的焊接顺序和焊接参数，控制焊接变形及焊缝质量，克服了产品整体刚性差、焊接量较大、焊接变形难以控制等技术难点，保证焊缝质量，满足设计要求。

Description

一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法
技术领域
本发明涉及一种焊接方法，尤其是一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法。
背景技术
航空产品轻量化要求越来越高，钛合金组件的应用也越来越广泛。如某航空发动机的压气机转子组件为TC11钛合金，作用是连接各级静子叶片，其结构如图1所示。该零件由六级压气机盘通过五条焊缝连接而成，其中焊缝Ⅰ的焊缝深度要求为7mm，焊缝Ⅱ～焊缝Ⅴ的焊缝深度要求为5mm。由于焊枪和加工刀具无法进入，若采用电子束焊的穿透焊方法，无法实现焊缝背面的焊后缺陷修理以及内腔中金属飞溅的清理。因此每条焊缝带有衬板8结构，如图1中的5所示，作用是聚集电子束焊过程排出的气孔等缺陷。压气机转子组件要求焊后六个压气机盘的同轴度要求≤0.20mm，并保证焊透深度，并将气孔等缺陷排除到衬板底部。由于产品具有整体刚性较差，同轴度要求高，装配间隙严格，焊缝数量较多等特点，因此焊后产品的整体同轴度难以保证，焊缝气孔容易超标。
发明内容
本发明的目的是提供一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法，该方法可以有效控制零件整体变形，保证焊后组件的同轴度要求。
本发明的具体技术方案为，所述的焊接方法包括以下步骤：
1.电子束焊前对压气机盘进行常规的酸洗和去氢处理，并在24小时内实施电子束焊接；
2.将各级压气机盘进行逐级装入，装配后焊缝处间隙≤0.05mm；
3.采用电子束焊对Ⅰ～Ⅴ处进行定位焊，定位焊工艺参数为：
均匀对称定位4段
加速电压：150Kv
焊接电流：1.5～5.0mA
聚焦电流：2400～2600mA
焊接速度：8～20mm/s
工件距焊枪距离：200～600mm
4.采用电子束焊对Ⅰ～Ⅴ处进行电子束焊接，首先按焊缝Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ的顺序对每道焊缝进行封焊,封焊的参数为:
加速电压：150Kv
焊接电流：0.2～2mA
聚焦电流：2300～2600mA
焊接速度：8～20mm/s
工件距焊枪距离：200～600mm
然后按焊缝Ⅱ→Ⅳ→Ⅰ→Ⅲ→Ⅴ的顺序进行正式焊接,正式焊接的参数为:
加速电压：150Kv
焊接电流：4.0～10mA
聚焦电流：2200～2550mA
焊接速度：8～20mm/s
工件距焊枪距离：200～600mm
5.焊后进行常规的去应力热处理，以消除应力；
6..对焊缝区进行CT检验，整个焊缝内部不允许有裂纹、未焊透、未熔合的情况，除衬板区外不允许有气孔，衬板区内单个气孔的尺寸≤1.5mm；气孔间最小间距为2D，其中D为最大气孔的尺寸；100mm长焊缝上气孔和未熔合不超过3个；若以上指标有任一不符合，视为焊接不合格，进行补焊；
7.最终检验，对产品焊接后的同轴度进行检验。
本发明通过上述电子束焊工艺，对压气机转子的五条焊缝进行焊接。采用合理的焊接顺序和焊接参数，控制焊接变形及焊缝质量，克服了产品整体刚性差、焊接量较大、焊接变形难以控制等技术难点，保证焊缝质量，满足设计要求。焊后产品的CT探伤检验后满足要求，并且六级压气机盘的同轴度满足≤0.20mm的要求。
附图说明
图1为压气机转子组件的结构示意图。
具体实施方式
如图所示，一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法包括以下步骤：
1.电子束焊前对压气机盘进行常规的酸洗和去氢处理，并在24小时内实施电子束焊接；
2.将各级压气机盘进行逐级装入，装配后焊缝处间隙≤0.05mm；
3.采用电子束焊对Ⅰ～Ⅴ处进行定位焊，定位焊工艺参数为：
均匀对称定位4段
加速电压：150Kv
焊接电流：1.5～5.0mA
聚焦电流：2400～2600mA
焊接速度：8～20mm/s
工件距焊枪距离：200～600mm
4..采用电子束焊对Ⅰ～Ⅴ处进行电子束焊接，首先按焊缝Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ的顺序对每道焊缝进行封焊,封焊的参数为:
加速电压：150Kv
焊接电流：0.2～2mA
聚焦电流：2300～2600mA
焊接速度：8～20mm/s
工件距焊枪距离：200～600mm
然后按焊缝Ⅱ→Ⅳ→Ⅰ→Ⅲ→Ⅴ的顺序进行正式焊接,正式焊接的参数为:
加速电压：150Kv
焊接电流：4.0～10mA
聚焦电流：2200～2550mA
焊接速度：8～20mm/s
工件距焊枪距离：200～600mm
5..焊后进行常规的去应力热处理，以消除应力；
6.对焊缝的区进行CT检验，整个焊缝内部不允许有裂纹、未焊透、未熔合的情况，除衬板8区外不允许有气孔，衬板8区内单个气孔的尺寸≤1.5mm；气孔间最小间距为2D，其中D为最大气孔的尺寸；100mm长焊缝上气孔和未熔合不超过3个；若以上指标有任一不符合，视为焊接不合格，进行补焊；
7.最终检验，对产品焊接后的同轴度进行检验。
实施例
某航空发动机压气机转子，材料为TC11钛合金，该零件由六级压气机盘通过五条焊缝连接而成，其中焊缝Ⅰ的焊缝深度要求为7mm，焊缝Ⅱ～焊缝Ⅴ的焊缝深度要求为5mm。并要求焊后六级压气机盘的同轴度要求≤0.20mm，并保证焊透深度，并将气孔等缺陷排除到衬板底部，气孔缺陷的探伤检测标准为：对焊缝区进行CT检验，整个焊缝内部不允许有裂纹、未焊透、未熔合的情况，除衬板区外不允许有气孔，衬板区内单个气孔的尺寸≤1.5mm；气孔间最小间距为2D，其中D为最大气孔的尺寸；100mm长焊缝上气孔和未熔合不超过3个；若以上指标有任一不符合，视为焊接不合格，需进行补焊。
其具体的实施方式如下：
1.电子束焊前对压气机盘进行常规的酸洗和去氢处理，并在24小时内实施电子束焊接；
2.将各级压气机盘进行逐级装入，装配后焊缝处间隙的最大值为0.05mm；
3.采用电子束焊对Ⅰ～Ⅴ处进行定位焊，定位焊工艺参数见下表所示：
4.采用电子束焊对Ⅰ～Ⅴ处进行电子束焊接，封焊和焊接参数见表2所示。焊接顺序为：首先按焊缝Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ的顺序对每道焊缝进行封焊；然后按焊缝Ⅱ→Ⅳ→Ⅰ→Ⅲ→Ⅴ的顺序进行正式焊接，焊接的参数为下表所示：
5..焊后进行常规的去应力热处理，以消除应力；
6.对焊缝的区进行CT检验，整个焊缝内部无裂纹、未焊透、未熔合的情况，除衬板区外无气孔，衬板区内发现气孔1个，直径约为0.4mm，焊接质量符合要求；
7.最终检验，检测零件的整体同轴度，为0.12mm，满足要求。
结论：合格。

Claims (1)

1.一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤：
1)电子束焊前对压气机盘进行常规的酸洗和去氢处理，并在24小时内实施电子束焊接；
2)将各级压气机盘进行逐级装入，装配后焊缝处间隙≤0.05mm；
3)采用电子束焊对(Ⅰ～Ⅴ)处进行定位焊，定位焊工艺参数为：
均匀对称定位4段
加速电压：150Kv
焊接电流：1.5～5.0mA
聚焦电流：2400～2600mA
焊接速度：8～20mm/s
工件距焊枪距离：200～600mm
4)采用电子束焊对Ⅰ～Ⅴ处进行电子束焊接，首先按焊缝(Ⅰ)→(Ⅱ)→(Ⅲ)→(Ⅳ)→(Ⅴ)的顺序对每道焊缝进行封焊,封焊的参数为:
加速电压：150Kv
焊接电流：0.2～2mA
聚焦电流：2300～2600mA
焊接速度：8～20mm/s
工件距焊枪距离：200～600mm
然后按焊缝(Ⅱ)→(Ⅳ)→(Ⅰ)→(Ⅲ)→(Ⅴ)的顺序进行正式焊接,正式焊接的参数为：
加速电压：150Kv
焊接电流：4.0～10mA
聚焦电流：2200～2550mA
焊接速度：8～20mm/s
工件距焊枪距离：200～600mm
5).焊后进行常规的去应力热处理，以消除应力；
6)对焊缝的区进行CT检验，整个焊缝内部不允许有裂纹、未焊透、未熔合的情况，除衬板(8)区外不允许有气孔，衬板(8)区内单个气孔的尺寸≤1.5mm；气孔间最小间距为2D，其中D为最大气孔的尺寸；100mm长焊缝上气孔和未熔合不超过3个；若以上指标有任一不符合，视为焊接不合格，进行补焊；
7)最终检验，对产品焊接后的同轴度进行检验。
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