CN110328435B - 一种钛合金狭小空间焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钛合金狭小空间焊接方法，首先进行焊前打磨，打磨待焊区域，去除表面氧化物，并用有机溶剂进行清洗；接着进行焊接保护工装的安装，待焊区域贴合固定内部空间与待焊区域连通的盒体，并向盒体通入氩气；最后进行焊接，通过焊丝穿过设置于盒体端面的孔，对零件的待焊区域进行焊接，本发明操作简单，效率高，能同时达到钛合金焊后表面颜色亮白色的最佳效果；对设备要求低，不需要真空充氩焊设备；易于观察操作，不易使工件表面被电弧击伤。

Description

一种钛合金狭小空间焊接方法

技术领域

本发明涉及钛合金焊接技术领域，尤其涉及一种钛合金狭小空间焊接方法。

背景技术

由于钛的活性强，气焊和手弧焊均不能满足焊接质量要求。熔焊时需要用惰性气体或真空进行保护。结构复杂或焊缝为空间曲线难以进行有效保护的零件可在充氩箱内焊接。真空电子束焊也可应用，钎焊一般要在真空或者氩气保护下进行。

通常氩弧焊时采用敞开式焊接和箱内焊接，敞开式焊接即为普通氩弧焊，它靠焊炬喷嘴、拖罩和背面保护装置通以适当流量的氢或氢氩混合气，将焊接高温区与空气隔开，以防空气污染焊接高温区，氦气也可单独作为保护气。喷嘴结构和尺寸对焊接质量影响很大，喷嘴结构不合理时，会出现涡流或刚度不大的层流，前者会带入空气，后者则因干扰破坏层流，同样会混入空气。空气进入电弧区，沾污熔池，使焊缝金属冶金质量变坏，焊缝起皱，外观差。

结构复杂的焊接由于难以实现良好的保护，宜在箱内焊接，焊接箱多用不锈钢制造，箱内先抽真空到1.3～13Pa，然后充氩气或氩气-氦气混合气进行焊接。但是，对于零件上特殊狭小空间处的焊接，操作难度大、进展速度慢。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种钛合金狭小空间焊接方法。

具体的，一种钛合金狭小空间焊接方法，包括如下步骤：

S1、焊前打磨：打磨待焊区域，去除表面氧化物，并用有机溶剂进行清洗；

S2、工装安装：待焊区域贴合固定内部空间与待焊区域连通的盒体，并向盒体通入氩气；

S3、焊接：通过焊丝穿过设置于盒体端面的孔，对零件待焊区域进行焊接。

进一步地，步骤S2中，通入氩气流量为10~15L/min。

进一步地，步骤S3中，焊接电流：50~90A，焊枪氩气流量：10~15L/min。

进一步地，所述盒体设有孔的端面由透明材料构成。

进一步地，进行步骤S3焊接前，对盒体预充氩气3min。

进一步地，所述的焊丝材料为TC4。

进一步地，所述有机溶剂为乙醇或丙酮。

进一步地，还包括焊接质量的判断：

当焊缝冷却后呈银白色或微微发黄，则说明焊接质量好；

当焊缝冷却后呈蓝色，则说明焊接质量较差。

本发明的有益效果在于：发明应用于钛合金狭小空间的焊接，可有效对钛合金进行保护，增加了钛合金焊接的可达性。相比普通钛合金焊接方式，本发明操作简单，效率高，能同时达到钛合金焊后表面颜色亮白色的最佳效果；对设备要求低，不需要真空充氩焊设备；易于观察操作，不易使工件表面被电弧击伤。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。

实施例1

某型航空发动机机匣，材料为TC4，为腔体内部未穿透性裂纹。

对机匣进行焊前打磨，排除裂纹。沿裂纹方向打磨V型开口，排除裂纹缺陷，并去除周围表面氧化物，见金属光泽。为利于焊接，坡口周边应有一定的坡度，开口宽度应为（3~4）mm，焊前检查裂纹应排除干净。待焊处及其周围用酒精或丙酮擦洗，

根据待焊区域外形，制作可贴合于机匣外部待焊区域周围的外部保护盒体，盒体开有进气孔（通入保护氩气），保护氩气流量（15~20）L/min。将观察玻璃配装在盒体端面，观察玻璃上设置有观察小孔，孔径为8 mm，可设2个，孔距为（20~30）mm，盒体上还设置均匀分布的透气孔。焊接时，其余盒体漏气处（除观察玻璃小孔、透气孔外）用胶带进行密封，最后用胶带将外部保护盒体粘贴固定。

试焊：将20 cm长钨极，对其加热弯曲方便伸入盒体进行焊接，充氩气进行保护，保护氩气流量（10~15）L/min，预充3 min。用焊丝及钨极通过观察小孔伸入盒体内进行引弧，验证工艺参数和氩气保护效果。如果焊丝待冷却后抽出观察其融化处颜色为银白色或微微发黄则说明保护腔内氩气保护效果良好；如果焊丝融化处变为蓝色，则说明腔内保护效果不合格，必须重新制作保护工具。

焊接：边焊边观察，确保焊点为银白色；焊丝：TC4；焊接电流：（50~90）A。机匣焊接结束后，持续冲入氩气一分钟，待其冷却再拆卸保护工具。补焊过程中，若发现未排净的夹杂缺陷时，应立即停止补焊；钨极与焊丝、钨极与熔池一旦接触应立即停止补焊，清除被污染的焊点，修磨或更换被钛污染的电极。钛合金焊缝应成亮白色或微微偏黄，不允许发蓝。

实施例2

某型航空发动机机匣，材料为TC4，为腔体外部未穿透性裂纹。

对机匣进行焊前打磨，排除裂纹。沿裂纹方向打磨V型开口，排除裂纹缺陷，并去除周围表面氧化物，见金属光泽。为利于焊接，坡口周边应有一定的坡度，开口宽度应为（3~4）mm，焊前检查裂纹应排除干净。待焊处及其周围用酒精或丙酮擦洗，

根据待焊区域外形，制作可贴合于机匣侧待焊区域周围的背部保护盒体，盒体开有进气孔（通入保护氩气），保护氩气流量（15~20）L/min。

焊接：进行焊接。焊丝：TC4；焊接电流：（50~90）A；焊枪氩气流量：（10~15）L/min。机匣焊接结束后，持续冲入氩气一分钟，待其冷却再拆卸胶带。补焊过程中，若发现未排净的夹杂缺陷时，应立即停止补焊；钨极与焊丝、钨极与熔池一旦接触应立即停止补焊，清除被污染的焊点，修磨或更换被钛污染的电极。钛合金焊缝应成亮白色或微微偏黄，不允许发蓝。

实施例3

某型航空发动机机匣，材料为TC4，为腔体内外部均穿透性裂纹。

对机匣进行焊前打磨，排除裂纹。沿裂纹方向打穿，排除裂纹缺陷，并去除周围表面氧化物，见金属光泽。待焊处及其周围用酒精或丙酮擦洗，先进行外侧焊接，根据待焊区域外形，制作可贴合于机匣外侧待焊区域周围的外部保护盒体，盒体开有进气孔（通入保护氩气），保护氩气流量（15~20）L/min。焊接时，其余盒体漏气处（除观察玻璃小孔、透气孔外）用胶带进行密封，最后用胶带将外部保护盒体粘贴固定。

对外侧进行焊接。焊丝：TC4；焊接电流：（50~90）A；焊枪氩气流量：（10~15）L/min。机匣焊接结束后，持续冲入氩气一分钟，待其冷却再拆卸胶带。

对内侧进行焊接：据待焊区域外形，制作可贴合于机匣外侧待焊区域周围的内部保护盒体，盒体开有进气孔（通入保护氩气），保护氩气流量（15~20）L/min。将观察玻璃配装在盒体端面，观察玻璃上设置有观察小孔，孔径为8 mm，可设2个，孔距为（20~30）mm，盒体上还设置均匀分布的透气孔。焊接时，其余盒体漏气处（除观察玻璃小孔、透气孔外）用胶带进行密封，最后用胶带将内部保护盒体粘贴固定。

试焊：将20 cm长钨极，对其加热弯曲方便伸入盒体进行焊接，充氩气进行保护，保护氩气流量（10~15）L/min，预充3 min。用焊丝及钨极通过观察小孔伸入盒体内进行引弧，验证工艺参数和氩气保护效果。如果焊丝待冷却后抽出观察其融化处颜色为银白色或微微发黄则说明保护腔内氩气保护效果良好；如果焊丝融化处变为蓝色，则说明腔内保护效果不合格，必须重新制作保护工具。

焊接：边焊边观察，确保焊点为银白色；焊丝：TC4；焊接电流：（50~90）A。机匣焊接结束后，持续冲入氩气一分钟，待其冷却再拆卸保护工具。补焊过程中，若发现未排净的夹杂缺陷时，应立即停止补焊；钨极与焊丝、钨极与熔池一旦接触应立即停止补焊，清除被污染的焊点，修磨或更换被钛污染的电极。钛合金焊缝应成亮白色或微微偏黄，不允许发蓝。

本实施例中，也可只对待焊口一侧设置保护盒体，焊接时，直接焊接保护盒体对侧的待焊口，焊接完成后，再通过焊丝穿过保护盒体的孔对保护盒体侧的焊接口进行焊接。

本发明根据焊接处形状及周围空间大小，设计合适的形状和大小的保护盒体，并在垂直于盒体与待焊面贴合面的盒体侧面设置孔，焊丝穿过该孔对焊接区域进行焊接。此焊接方式实现了狭小空间的铝合金焊接，且操作方便。

Claims (3)

1.一种钛合金狭小空间焊接方法，可应用于对某型航空发动机机匣修复，其特征在于，包括如下步骤：

S1、对机匣进行焊前打磨，排除裂纹；沿裂纹方向打穿，排除裂纹缺陷，并去除周围表面氧化物，见金属光泽；待焊处及其周围用酒精或丙酮擦洗，先进行外侧焊接，根据待焊区域外形，制作可贴合于机匣外侧待焊区域周围的外部保护盒体，盒体开有进气孔，通入保护氩气，保护氩气流量15~20L/min；焊接时，除观察玻璃小孔、透气孔外的盒体漏气处用胶带进行密封，最后用胶带将外部保护盒体粘贴固定；

S2、对外侧进行焊接；焊丝：TC4；焊接电流：50~90A；焊枪氩气流量：10~15L/min；机匣焊接结束后，持续充入氩气一分钟，待其冷却再拆卸胶带；

S3、对内侧进行焊接：据待焊区域外形，制作可贴合于机匣内侧待焊区域周围的内部保护盒体，盒体开有进气孔，通入保护氩气，保护氩气流量15~20L/min；将观察玻璃配装在盒体端面，观察玻璃上设置有观察小孔，孔径为8 mm，可设2个，孔距为20~30mm，盒体上还设置均匀分布的透气孔；焊接时，除观察玻璃小孔、透气孔外的盒体漏气处用胶带进行密封，最后用胶带将内部保护盒体粘贴固定;

S4、试焊：将20 cm长钨极，对其加热弯曲方便伸入盒体进行焊接，充氩气进行保护，保护氩气流量10~15L/min，预充3 min；用焊丝及钨极通过观察小孔伸入盒体内进行引弧，验证工艺参数和氩气保护效果；如果焊丝待冷却后抽出观察其融化处颜色为银白色或微微发黄则说明保护腔内氩气保护效果良好；如果焊丝融化处变为蓝色，则说明腔内保护效果不合格，必须重新制作保护工具；

S5、焊接：边焊边观察，确保焊点为银白色；焊丝：TC4；焊接电流：50~90A；机匣焊接结束后，持续充入氩气一分钟，待其冷却再拆卸保护工具；补焊过程中，若发现未排净的夹杂缺陷时，应立即停止补焊；钨极与焊丝、钨极与熔池一旦接触应立即停止补焊，清除被污染的焊点，修磨或更换被钛污染的电极，钛合金焊缝应成亮白色或微微偏黄，不允许发蓝。

2.根据权利要求1所述的一种钛合金狭小空间焊接方法，其特征在于，所述盒体设有孔的端面由透明材料构成。

3.根据权利要求1所述的一种钛合金狭小空间焊接方法，其特征在于，还包括焊接质量的判断：

当焊缝冷却后呈银白色或微微发黄，则说明焊接质量好；

当焊缝冷却后呈蓝色，则说明焊接质量较差。