CN110026712A - 一种高强钛合金表面修补焊前用的预热装置及其预热方法 - Google Patents
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Abstract
一种高强钛合金表面修补焊前用的预热装置及其预热方法，包括一端开口的壳体，壳体内腔中设置有聚热板，聚热板将壳体内腔分隔为靠近壳体开口端的聚热腔和靠近壳体密封端的散热腔，聚热腔内穿设有加热元件，聚热腔内穿设有第一温度传感器和第二温度传感器，第一温度传感器的检测端悬空置于聚热腔内，第二温度传感器的检测端插入待焊接位置，聚热腔充满保护气体，散热腔中通入流动的冷却气体。本发明装置结构简单易操作；采用该方法避免了补焊产生裂纹等缺陷倾向，经过本装置的预热可以降低高强钛合金强度，提高其塑韧性，同时避免加热过程中出现气体杂质污染的问题，能够有效提高补焊成功率。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料焊接领域，尤其是涉及一种高强钛合金表面修补焊前用的预热装置及其预热方法。
背景技术
高强钛合金强度高、塑韧性较差，成形、加工等过程中极易产生裂纹等缺陷，通常采用手工补焊方式进行修补，然而由于高强钛合金焊缝强度高、接头塑韧性差，补焊过程中通常极易出现裂纹等缺陷，产生二次开裂，导致产品失效。
经大量实验研究发现，课题组将高强钛合金预热至200℃左右后再进行焊接，高温下焊接能够有效降低钛合金强度，提高接头的塑韧性，从而有效减小裂纹倾向，然而，钛合金加热后物理性质变得活泼，容易吸氢、吸氧导致杂质气体分子污染，因此本发明通过设计制作了一套特殊的预热焊接装置，将高强钛合金预热，同时避免氧化，利用该发明修补高强钛合金构件后合格率达到90%以上。
发明内容
本发明的目的是为解决高强钛合金表面修补焊前预热困难的问题，提供一种高强钛合金表面修补焊前用的预热装置及其预热方法。
本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：
一种高强钛合金表面修补焊前用的预热装置，包括一端开口的壳体，壳体内腔中设置有聚热板，聚热板将壳体内腔分隔为靠近壳体开口端的聚热腔和靠近壳体密封端的散热腔，聚热腔内穿设有加热元件，加热元件产生的热量在聚热板的作用下集中在聚热腔中，聚热腔内穿设有用于检测聚热腔内温度的第一温度传感器和用于检测待焊接位置温度的第二温度传感器，第一温度传感器的检测端悬空置于聚热腔内，第二温度传感器的检测端插入待焊接位置，聚热腔上开设有保护气体进气口和保护气体排出口，通过保护气体进气口和保护气体排出口配合将聚热腔中空气排出并充满保护气体，所述的散热腔中通入流动的冷却气体。
所述的聚热板采用锥形的反射板，反射板的锥形指向散热腔，反射板的中心线与壳体中心线重合。
所述的散热腔顶部开设有冷却气体排出口散热腔内低于冷却气体排出口的位置开设有冷却气体进气口。
所述的第一温度传感器和第二温度传感器均采用热电偶。
所述的保护气体采用惰性气体。
所述的加热元件外侧罩设有将其与聚热腔隔离的保护罩以避免加热元件蒸发后污染待焊接区域，保护罩采用玻璃制成。
一种利用所述的一种高强钛合金表面修补焊前用的预热装置的预热方法，包括如下步骤：
步骤一、取预热装置组装后将预热装置放置在待焊工件表面，壳体与待焊工件接触位置采用高温胶带进行密封，然后从保护气体进气口充入保护气体，同时打开保护气体排出口，使得腔体内气压均衡，持续充气2-10分钟；
步骤二、打开加热元件的加热电源进行加热，加热过程中第一温度传感器进行温度控制，检测到加热温度达到400-500℃时，控制加热一定时间后10-20min后，暂停加热，利用第二温度传感器插入至工件待焊区域进行温度测量；
步骤三、若第二温度传感器检测到待焊区域温度达到200-300℃时，移开预热装置，预热完成开始进行后续手工氩弧焊接工艺，若工件温度未达到300℃，则重复步骤二直至完成预热。
本发明的有益效果是：本发明装置结构简单易操作；采用该方法避免了补焊产生裂纹等缺陷倾向，经过本装置的预热可以降低高强钛合金强度，提高其塑韧性，同时避免加热过程中出现气体杂质污染的问题，能够有效提高补焊成功率。
附图说明
图1为工件待修补区域示意图。
图2为本发明中预热装置的整体结构示意图。
图3为本发明中预热装置在预热过程中的安装示意图。
图示标记：1、壳体；2、冷却气体排出口；3、聚热板；4、加热元件；5、保护气体进气口；6、第一温度传感器；7、第二温度传感器；8、冷却气体进气口。
具体实施方式
图中所示，具体实施方式如下：
一种高强钛合金表面修补焊前用的预热装置，包括一端开口的壳体1，壳体1内腔中设置有聚热板3，聚热板3将壳体内腔分隔为靠近壳体开口端的聚热腔和靠近壳体密封端的散热腔，聚热板3采用锥形的反射板，反射板的锥形指向散热腔，反射板的中心线与壳体中心线重合，聚热板3采用手电筒反射屏的原理，将加热器件形成的热辐射热量向下反射，提高加热效率，聚热腔内穿设有加热元件4，加热元件4产生的热量在聚热板3的作用下集中在聚热腔中，聚热腔内穿设有用于检测聚热腔内温度的第一温度传感器6和用于检测待焊接位置温度的第二温度传感器7，第一温度传感器6和第二温度传感器7均采用热电偶，第一温度传感器6的检测端悬空置于聚热腔内，第二温度传感器7的检测端插入待焊接位置，聚热腔上开设有保护气体进气口5和保护气体排出口，通过保护气体进气口5和保护气体排出口配合将聚热腔中空气排出并充满保护气体，保护气体采用任意一种惰性气体，所述的散热腔中通入流动的冷却气体，所述的散热腔顶部开设有冷却气体排出口2，散热腔内低于冷却气体排出口的位置开设有冷却气体进气口8，随着冷却气体温度升高会从顶部的冷却气体排出口排出，同时外部的低温空气会补入散热腔内，也可以借助其他设备保持散热腔内的冷却气体流动比如风扇。
所述的加热元件外侧罩设有将其与聚热腔隔离的保护罩以避免加热元件蒸发后污染待焊接区域，保护罩采用玻璃制成。
一种利用所述的一种高强钛合金表面修补焊前用的预热装置的预热方法，包括如下步骤：
步骤一、将工件待焊表面进行表面机械处理，然后分别用丙酮、酒精溶剂超声波清洗去除油污，取预热装置组装后将预热装置放置在待焊工件表面，壳体与待焊工件接触位置采用高温胶带进行密封，然后从保护气体进气口充入保护气体，同时打开保护气体排出口，使得腔体内气压均衡，持续充气3分钟；
步骤二、打开加热元件的加热电源进行加热，加热过程中第一温度传感器进行温度控制，检测到加热温度达到450℃时，控制加热一定时间后15min后，暂停加热，利用第二温度传感器插入至工件待焊区域进行温度测量；
步骤三、若第二温度传感器检测到待焊区域温度达到250℃时，移开预热装置，预热完成开始进行后续手工氩弧焊接工艺，若工件温度未达到250℃，则重复步骤二直至完成预热。
开始进行后续手工氩弧焊接工艺，完成焊接后进行无损检测（射线、超声波和渗透等）。利用表面无损检测（射线、超声波和渗透检测）方法对采用上述方法补焊的30处缺陷进行检验，焊缝质量满足NB/T 47013.5 І级要求。
本发明所列举的技术方案和实施方式并非是限制，与本发明所列举的技术方案和实施方式等同或者效果相同方案都在本发明所保护的范围内。
Claims (7)
1.一种高强钛合金表面修补焊前用的预热装置，其特征在于：包括一端开口的壳体，壳体内腔中设置有聚热板，聚热板将壳体内腔分隔为靠近壳体开口端的聚热腔和靠近壳体密封端的散热腔，聚热腔内穿设有加热元件，加热元件产生的热量在聚热板的作用下集中在聚热腔中，聚热腔内穿设有用于检测聚热腔内温度的第一温度传感器和用于检测待焊接位置温度的第二温度传感器，第一温度传感器的检测端悬空置于聚热腔内，第二温度传感器的检测端插入待焊接位置，聚热腔上开设有保护气体进气口和保护气体排出口，通过保护气体进气口和保护气体排出口配合将聚热腔中空气排出并充满保护气体，所述的散热腔中通入流动的冷却气体。
2.根据权利要求1所述的一种高强钛合金表面修补焊前用的预热装置，其特征在于：所述的聚热板采用锥形的反射板，反射板的锥形指向散热腔，反射板的中心线与壳体中心线重合。
3.根据权利要求1所述的一种高强钛合金表面修补焊前用的预热装置，其特征在于：所述的散热腔顶部开设有冷却气体排出口，散热腔内低于冷却气体排出口的位置开设有冷却气体进气口。
4.根据权利要求1所述的一种高强钛合金表面修补焊前用的预热装置，其特征在于：所述的第一温度传感器和第二温度传感器均采用热电偶。
5.根据权利要求1所述的一种高强钛合金表面修补焊前用的预热装置，其特征在于：所述的保护气体采用惰性气体。
6.根据权利要求1所述的一种高强钛合金表面修补焊前用的预热装置，其特征在于：所述的加热元件外侧罩设有将其与聚热腔隔离的保护罩以避免加热元件蒸发后污染待焊接区域，保护罩采用玻璃制成。
7.一种利用权利要求1-6任意一项所述的一种高强钛合金表面修补焊前用的预热装置的预热方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、取预热装置组装后将预热装置放置在待焊工件表面，壳体与待焊工件接触位置采用高温胶带进行密封，然后从保护气体进气口充入保护气体，同时打开保护气体排出口，使得腔体内气压均衡，持续充气2-10分钟；
步骤二、打开加热元件的加热电源进行加热，加热过程中第一温度传感器进行温度控制，检测到加热温度达到400-500℃时，控制加热一定时间后10-20min后，暂停加热，利用第二温度传感器插入至工件待焊区域进行温度测量；
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| GR01 | Patent grant | ||
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