CN110625223A - 一种用于TiAl基铸件铸造缺陷的氩弧焊修补方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种用于TiAl基铸件铸造缺陷的氩弧焊修补方法，该方法包括制备焊接材料、修复前表面清理、铸件加热处理、缺陷修补与覆盖、焊后缓冷、修复后测量、无损检测、打磨加工。本方法通过采取焊前预热，双材料焊接工艺，并辅以焊后热处理，在修补TiAl基铸件铸造缺陷过程中不出现裂纹或熔合缺陷，补焊接头具有良好的力学性能和高温性能。
Description
技术领域
本发明是一种用于TiAl基铸件铸造缺陷的氩弧焊修补方法，属于焊接技术领域。
技术背景
TiAl基合金的焊接技术，包括铸件缺陷的补焊和结构的分段焊接，是该材料高温零部件应用的关键制备技术之一。在TiAl基合金铸件中，缺陷位置大小数量不确定，电子束焊接及激光补焊受设备限制，能量束产生干涉，往往不能达到补焊部位，所以，氩弧焊是铸件修补的理想工艺。由于TiAl基合金的塑性极差，目前常规氩弧焊补焊后均产生裂纹，因此需要对现有的TiAl基合金铸件修补方法进行改进以满足高温结构件的应用需求。
发明内容
本发明正是针对上述现有技术状况而设计提供了一种用于TiAl基铸件铸造缺陷的氩弧焊修补方法，其目的是实现对TiAl基铸件缺陷的修复，并保证部位不产生裂纹。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
该种用于TiAl基铸件铸造缺陷的氩弧焊修补方法，其特征在于：该方法的步骤如下：
步骤一、制备焊接材料，氩弧焊用的填充丝材是由丝材A和丝材B组成，其中，丝材A与待补焊的TiAl基铸件的合金成份相同，熔炼成合金锭再切条使用，丝材B是纯钛或者TC4合金；
步骤二、修复前表面清理，打磨去除TiAl基铸件缺陷，目视检查清理干净，并抛光表面，要求打磨面平整过度，最后用丙酮擦洗；
步骤三、把TiAl基铸件放入热处理炉内进行加热并保湿热透，加热温度为300～500℃；
步骤四、将TiAl基铸件取出后放入氩弧焊焊箱中，采用履带式陶瓷加热带或者电磁感应线圈对TiAl基铸件待补焊部位进行加热，加热温度为750℃±50℃；将热电偶置于待补焊部位上，用于控制和监测温度；
步骤五、使用丝材A对TiAl基铸件待补焊部位缺陷进行修补到产品尺寸；
步骤六、继续在氩弧焊焊箱中，使用丝材B对TiAl基铸件修补后的表面进行覆盖，厚度1～2mm，焊后随炉冷却至室温，出炉；
步骤七、把TiAl基铸件放入热处理炉内进行焊后退火，退火温度850℃±50℃，保温时间120～180min，随炉冷却至室温，出炉；
步骤八、对TiAl基铸件补焊部位进行无损检测，检测方法为射线和荧光探伤方法，要求无裂纹及未熔合缺陷；
步骤九、对TiAl基铸件补焊部位进行打磨加工到产品尺寸。
进一步，步骤六中，使用丝材B对TiAl基铸件补焊部位覆盖后用石棉将TiAl基铸件补焊部位包裹，再随炉冷却至室温，出炉。
进一步，所述TiAl基铸件的材料为TiAl、Ti3Al或Ti2AlNb。
本发明技术方案的特点是采用氩弧焊方法进行铸件缺陷的补焊，通过设计、筛选和优化填充材料的成分，采取焊前预热，双材料焊接工艺，并辅以焊后热处理，防止TiAl基铸件在缺陷补焊过程中出现裂纹，并保证补焊接头的力学性能。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明技术方案作进一步地详述：
实施例一
该种用于TiAl基铸件铸造缺陷的氩弧焊修补方法中，TiAl基铸件的材料为TiAl、Ti3Al或Ti2AlNb，该方法的步骤如下：
步骤一、制备焊接材料，氩弧焊用的填充丝材是由丝材A和丝材B组成，其中，丝材A与待补焊的TiAl基铸件的合金成份相同，熔炼成合金锭再切条使用，丝材B是纯钛；
步骤二、修复前表面清理，打磨去除TiAl基铸件缺陷，目视检查清理干净，并抛光表面，要求打磨面平整过度，最后用丙酮擦洗；
步骤三、把TiAl基铸件放入热处理炉内进行加热并保湿热透，加热温度为300℃；
步骤四、将TiAl基铸件取出后放入氩弧焊焊箱中，采用履带式陶瓷加热带对TiAl基铸件待补焊部位进行加热，加热温度为700℃；将K偶置于待补焊铸件上，用于控制和监测温度；
步骤五、使用丝材A对TiAl基铸件待补焊部位缺陷采用氩弧焊补焊工艺进行修补到产品尺寸；氩弧焊补焊工艺参数如下表1所示：
表1氩弧焊补焊工艺参数
步骤六、继续在氩弧焊焊箱中，使用丝材B对TiAl基铸件修补后的表面采用氩弧焊补焊工艺进行覆盖，再用石棉将TiAl基铸件补焊部位包裹，厚度1～2mm，焊后随炉冷却至室温，出炉；氩弧焊补焊工艺参数同表1；
步骤七、把TiAl基铸件放入热处理炉内进行焊后退火，退火温度850℃±50℃，保温时间120～180min，随炉冷却至室温，出炉；
步骤八、对TiAl基铸件补焊部位进行无损检测，检测方法为荧光探伤方法，要求无裂纹及未熔合缺陷；
步骤九、对TiAl基铸件补焊部位进行打磨加工到产品尺寸，目视检查补焊位置与周围基体齐平。
实施例二
该种用于TiAl基铸件铸造缺陷的氩弧焊修补方法中，TiAl基铸件的材料为TiAl、Ti3Al或Ti2AlNb，该方法的步骤如下：
步骤一、制备焊接材料，氩弧焊用的填充丝材是由丝材A和丝材B组成，其中，丝材A与待补焊的TiAl基铸件的合金成份相同，熔炼成合金锭再切条使用，丝材B是TC4合金；
步骤二、修复前表面清理，打磨去除TiAl基铸件缺陷，目视检查清理干净，并抛光表面，要求打磨面平整过度，最后用丙酮擦洗；
步骤三、把TiAl基铸件放入热处理炉内进行加热并保湿热透，加热温度为350℃；
步骤四、将TiAl基铸件取出后放入氩弧焊焊箱中，采用履带式陶瓷加热带对TiAl基铸件待补焊部位进行加热，加热温度为730℃；将K偶置于待补焊铸件上，用于控制和监测温度；
步骤五、使用丝材A对TiAl基铸件待补焊部位缺陷采用氩弧焊补焊工艺进行修补到产品尺寸；氩弧焊补焊工艺参数如下表2所示：
表2氩弧焊补焊工艺参数
步骤六、继续在氩弧焊焊箱中，使用丝材B对TiAl基铸件修补后的表面采用氩弧焊补焊工艺进行覆盖，再用石棉将TiAl基铸件补焊部位包裹，厚度1～2mm，焊后随炉冷却至室温，出炉；氩弧焊补焊工艺参数同表2；
步骤七、把TiAl基铸件放入热处理炉内进行焊后退火，退火温度850℃±50℃，保温时间120～180min，随炉冷却至室温，出炉；
步骤八、对TiAl基铸件补焊部位进行无损检测，检测方法为荧光探伤方法，要求无裂纹及未熔合缺陷；
步骤九、对TiAl基铸件补焊部位进行打磨加工到产品尺寸，目视检查补焊位置与周围基体齐平。
实施例三
该种用于TiAl基铸件铸造缺陷的氩弧焊修补方法中，TiAl基铸件的材料为TiAl、Ti3Al或Ti2AlNb，该方法的步骤如下：
步骤一、制备焊接材料，氩弧焊用的填充丝材是由丝材A和丝材B组成，其中，丝材A与待补焊的TiAl基铸件的合金成份相同，熔炼成合金锭再切条使用，丝材B是纯钛；
步骤二、修复前表面清理，打磨去除TiAl基铸件缺陷，目视检查清理干净，并抛光表面，要求打磨面平整过度，最后用丙酮擦洗；
步骤三、把TiAl基铸件放入热处理炉内进行加热并保湿热透，加热温度为400℃；
步骤四、将TiAl基铸件取出后放入氩弧焊焊箱中，采用履带式陶瓷加热带对TiAl基铸件待补焊部位进行加热，加热温度为750℃；将K偶置于待补焊铸件上，用于控制和监测温度；
步骤五、使用丝材A对TiAl基铸件待补焊部位缺陷采用氩弧焊补焊工艺进行修补到产品尺寸；氩弧焊补焊工艺参数如下表3所示：
表3氩弧焊补焊工艺参数
步骤六、继续在氩弧焊焊箱中，使用丝材B对TiAl基铸件修补后的表面采用氩弧焊补焊工艺进行覆盖，再用石棉将TiAl基铸件补焊部位包裹，厚度1～2mm，焊后随炉冷却至室温，出炉；氩弧焊补焊工艺参数同表3；
步骤七、把TiAl基铸件放入热处理炉内进行焊后退火，退火温度850℃±50℃，保温时间120～180min，随炉冷却至室温，出炉；
步骤八、对TiAl基铸件补焊部位进行无损检测，检测方法为荧光探伤方法，要求无裂纹及未熔合缺陷；
步骤九、对TiAl基铸件补焊部位进行打磨加工到产品尺寸，目视检查补焊位置与周围基体齐平。
实施例四
该种用于TiAl基铸件铸造缺陷的氩弧焊修补方法中，TiAl基铸件的材料为TiAl、Ti3Al或Ti2AlNb，该方法的步骤如下：
步骤一、制备焊接材料，氩弧焊用的填充丝材是由丝材A和丝材B组成，其中，丝材A与待补焊的TiAl基铸件的合金成份相同，熔炼成合金锭再切条使用，丝材B是TC4合金；
步骤二、修复前表面清理，打磨去除TiAl基铸件缺陷，目视检查清理干净，并抛光表面，要求打磨面平整过度，最后用丙酮擦洗；
步骤三、把TiAl基铸件放入热处理炉内进行加热并保湿热透，加热温度为450℃；
步骤四、将TiAl基铸件取出后放入氩弧焊焊箱中，采用履带式陶瓷加热带对TiAl基铸件待补焊部位进行加热，加热温度为780℃；将K偶置于待补焊铸件上，用于控制和监测温度；
步骤五、使用丝材A对TiAl基铸件待补焊部位缺陷采用氩弧焊补焊工艺进行修补到产品尺寸；氩弧焊补焊工艺参数如下表4所示：
表4氩弧焊补焊工艺参数
步骤六、继续在氩弧焊焊箱中，使用丝材B对TiAl基铸件修补后的表面采用氩弧焊补焊工艺进行覆盖，再用石棉将TiAl基铸件补焊部位包裹，厚度1～2mm，焊后随炉冷却至室温，出炉；氩弧焊补焊工艺参数同表4；
步骤七、把TiAl基铸件放入热处理炉内进行焊后退火，退火温度850℃±50℃，保温时间120～180min，随炉冷却至室温，出炉；
步骤八、对TiAl基铸件补焊部位进行无损检测，检测方法为荧光探伤方法，要求无裂纹及未熔合缺陷；
步骤九、对TiAl基铸件补焊部位进行打磨加工到产品尺寸，目视检查补焊位置与周围基体齐平。
实施例五
该种用于TiAl基铸件铸造缺陷的氩弧焊修补方法中，TiAl基铸件的材料为TiAl、Ti3Al或Ti2AlNb，该方法的步骤如下：
步骤一、制备焊接材料，氩弧焊用的填充丝材是由丝材A和丝材B组成，其中，丝材A与待补焊的TiAl基铸件的合金成份相同，熔炼成合金锭再切条使用，丝材B是TC4合金；
步骤二、修复前表面清理，打磨去除TiAl基铸件缺陷，目视检查清理干净，并抛光表面，要求打磨面平整过度，最后用丙酮擦洗；
步骤三、把TiAl基铸件放入热处理炉内进行加热并保湿热透，加热温度为400℃；
步骤四、将TiAl基铸件取出后放入氩弧焊焊箱中，采用履带式陶瓷加热带对TiAl基铸件待补焊部位进行加热，加热温度为500℃；将K偶置于待补焊铸件上，用于控制和监测温度；
步骤五、使用丝材A对TiAl基铸件待补焊部位缺陷采用氩弧焊补焊工艺进行修补到产品尺寸；氩弧焊补焊工艺参数如下表5所示：
表5氩弧焊补焊工艺参数
步骤六、继续在氩弧焊焊箱中，使用丝材B对TiAl基铸件修补后的表面采用氩弧焊补焊工艺进行覆盖，再用石棉将TiAl基铸件补焊部位包裹，厚度1～2mm，焊后随炉冷却至室温，出炉；氩弧焊补焊工艺参数同表5；
步骤七、把TiAl基铸件放入热处理炉内进行焊后退火，退火温度850℃±50℃，保温时间120～180min，随炉冷却至室温，出炉；
步骤八、对TiAl基铸件补焊部位进行无损检测，检测方法为荧光探伤方法，要求无裂纹及未熔合缺陷；
步骤九、对TiAl基铸件补焊部位进行打磨加工到产品尺寸，目视检查补焊位置与周围基体齐平。
与现有技术相比，本发明技术方案的优点是：修补TiAl基铸件铸造缺陷过程中不出现裂纹或熔合缺陷；补焊接头具有良好的力学性能和高温性能。
Claims (3)
1.一种用于TiAl基铸件铸造缺陷的氩弧焊修补方法，其特征在于：该方法的步骤如下：
步骤一、制备焊接材料，氩弧焊用的填充丝材是由丝材A和丝材B组成，其中，丝材A与待补焊的TiAl基铸件的合金成份相同，熔炼成合金锭再切条使用，丝材B是纯钛或者TC4合金；
步骤二、修复前表面清理，打磨去除TiAl基铸件缺陷，目视检查清理干净，并抛光表面，要求打磨面平整过度，最后用丙酮擦洗；
步骤三、把TiAl基铸件放入热处理炉内进行加热并保湿热透，加热温度为300～500℃；
步骤四、将TiAl基铸件取出后放入氩弧焊焊箱中，采用履带式陶瓷加热带或者电磁感应线圈对TiAl基铸件待补焊部位进行加热，加热温度为750℃±50℃；
步骤五、使用丝材A对TiAl基铸件待补焊部位缺陷进行修补到产品尺寸；
步骤六、继续在氩弧焊焊箱中，使用丝材B对TiAl基铸件修补后的表面进行覆盖，厚度1～2mm，焊后随炉冷却至室温，出炉；
步骤七、把TiAl基铸件放入热处理炉内进行焊后退火，退火温度850℃±50℃，保温时间120～180min，随炉冷却至室温，出炉；
步骤八、对TiAl基铸件补焊部位进行无损检测，检测方法为射线和荧光探伤方法，要求无裂纹及未熔合缺陷；
步骤九、对TiAl基铸件补焊部位进行打磨加工到产品尺寸。
2.根据权利要求1所述的用于TiAl基铸件铸造缺陷的氩弧焊修补方法，其特征在于：步骤六中，使用丝材B对TiAl基铸件补焊部位覆盖后用石棉将TiAl基铸件补焊部位包裹，再随炉冷却至室温，出炉。
3.根据权利要求1所述的用于TiAl基铸件铸造缺陷的氩弧焊修补方法，其特征在于：所述TiAl基铸件的材料为TiAl、Ti3Al或Ti2AlNb。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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