CN111872520A - 一种钛合金对接熔化极惰性气体保护焊接装置及焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钛合金对接熔化极惰性气体保护焊接装置及焊接工艺，用于钛合金特殊车辆制造，本发明涉及保护焊接装置及焊接工艺技术领域，本发明包括保护罩和卷尺片，所述保护罩的左罩板和右罩板对称设置，内侧顶部均水平设置有卡槽，所述卷尺片的前端设置有用于安装MIG焊枪的圆形圈，该卷尺片的两侧分别与左罩板、右罩板的卡槽滑动连接，所述保护罩的前罩板、左罩板、后罩板的中部均设置有氩气输送管；本发明采用MIG焊方法进行焊接，装配间隙为0～3mm；焊接前，先用钢丝刷将待焊接部位清理干净，并用丙酮清理坡口两侧，待丙酮挥发后进行焊接，本发明有效保护了焊接区，提高了钛合金的焊接效率和焊缝质量。

Description

一种钛合金对接熔化极惰性气体保护焊接装置及焊接工艺

技术领域

一种钛合金对接熔化极惰性气体保护焊接装置及焊接工艺，用于钛合金特殊车辆制造，本发明涉及保护焊接装置及焊接工艺技术领域。

背景技术

钛合金具有密度小，抗拉强度高，抗腐蚀性能好等优点，但其化学性质在高温下极其活泼，在200℃以上，钛对空气中的氢、氧、氮具有强烈的吸收作用，因此在对钛合金进行焊接时，焊接高温区域需要采用惰性气体进行保护，对焊缝熔池、热影响区、母材高温区进行保护，以防止空气中的氢、氧、氮等气体进入焊缝引起焊缝性能的恶化。

现有的钛合金焊接保护技术中，有的采用真空室对钛合金零部件进行焊接，有的采用保护拖罩对钛合金进行焊接等；在采用真空室进行保护时，所焊接的钛合金零部件大小受真空室的影响，能焊接的零件受到限制，而且采用真空室焊接钛合金使得焊接成本较高。目前最常方法是采用TIG+保护拖罩的方式进行保护，但是采用该方法焊接效率低，不利于钛合金快速高效的焊接。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种钛合金对接熔化极惰性气体保护焊接装置，采用该装置解决了钛合金对接焊缝在快速、高效焊接过程中吸氢、吸氧、吸氮等问题，有效保护了焊接区，提高了钛合金的焊接效率和焊缝质量。

本发明采用的技术方案如下：一种钛合金对接熔化极惰性气体保护焊接装置，包括由前罩板、左罩板、后罩板、右罩板依次首尾相连围成的保护罩和通过固定板安装在后罩板上方的可伸缩卷尺片，所述左罩板和右罩板对称设置，内侧顶部均水平设置有卡槽，所述卷尺片的前端设置有用于安装MIG焊枪的圆形圈，该卷尺片的两侧分别与左罩板、右罩板的卡槽滑动连接，所述前罩板、左罩板、后罩板的中部均设置有氩气输送管。

本发明的工作原理为：本发明的保护罩由前罩板、后罩板、左罩板和右罩板围成，前罩板、后罩板以及左罩板中间各设有一根氩气输送管；同时，在左、右罩板上端设有卡槽，卡槽内穿有薄卷尺片，卷尺片前段设置有圆形圈，在圆形圈内套有MIG焊枪；同时，在左、右罩板起始位置各安装有一块薄卷尺片固定板，在固定板上端安装有卷尺摇动手柄；本发明在进行钛合金焊接时，先将该保护装置至于被焊工件上表面，然后将MIG焊枪套入圆形圈内；然后将第一氩气输送管打开，将待焊部位的空气排出，使焊件上方处于纯氩气体保护状态，焊接时，随着MIG焊枪向前移动，卷尺片在卡槽内也跟着焊枪向前移动，使保护气体覆盖在保护罩内保护焊缝，避免焊缝接触空气；当焊枪通过保护罩中间位置时，将第二氩气输送管和第三氩气输送管打开，待整条焊缝焊接完成后，保护罩内腔继续通气30s再关闭所有氩气输送管，同时将MIG焊枪从圆形圈内取出，并通过手柄将卷尺片卷起收拢，完成焊接操作；本发明通过输入保护罩内的氩气将焊缝表面与空气进行隔绝，避免了焊缝在高温下发生氧化；与此同时，焊接过程中惰性气体的不断补充并置换出被污染的惰性气体，对焊缝起到了良好的保护效果。

可选的，所述固定板上端安装有用于卷尺片收拢的摇动手柄；待整条焊缝焊接完成后，保护罩内腔继续通气30s再关闭所有氩气输送管，同时将MIG焊枪从圆形圈内取出后，通过手柄将卷尺片卷起收拢，完成焊接操作。

可选的，所述保护罩是紫铜板制成的长方形保护罩；紫铜板有良好的机械性能，热态下塑性良好，冷态下塑性尚可，可切削性好，易纤焊和焊接，价格还便宜。

可选的，所述氩气输送管设置有3根，分别是第一氩气输送管、第二氩气输送管、第三氩气输送管，所述第一氩气输送管穿过后罩板与保护罩内腔连通，第二氩气输送管穿过左罩板与保护罩内腔连通，第三氩气输送管穿过前罩板与保护罩内腔连通，3根氩气输送管分别控制，焊接前，先将第一氩气输送管打开，将待焊部位的空气排出，使焊件上方处于纯氩气体保护状态再进行焊接，焊接时，随着MIG焊枪向前移动，卷尺片在卡槽内也跟着焊枪向前移动，使保护气体覆盖在保护罩内保护焊缝，避免焊缝接触空气；当焊枪通过保护罩中间位置时，将第二氩气输送管和第三氩气输送管打开，使保护气体覆盖在保护罩内保护焊缝，杜绝了焊缝表面与空气的接触，避免了焊缝在高温下发生氧化，提高了焊缝成型效果，保证了焊缝的焊接质量。

可选的，所述卷尺片是厚度为0.1～1mm的薄卷尺片，卷尺片的宽度与后罩板的长度对应，卷尺片的长度与左罩板的长度对应，薄卷尺片方便收拢，卷尺片的面积与保护罩的底面积相同或相近，既能满足工艺的需求，又不造成浪费。

本发明钛合金对接熔化极惰性气体保护焊接装置的焊接工艺，其特征在于包括如下步骤：

S1、焊接前工件的准备：用钢丝刷将待焊接部位清理干净，并用丙酮清理坡口两侧后，放置到丙酮挥发；

S2、焊接前的准备：首先将保护焊接装置沿着焊缝的平行方向摆放，使焊缝处于保护罩的内腔底部，然后开启第一氩气输送管，给保护罩内输送氩气，使工件上方处于纯氩气体保护状态，并在圆形圈内套接MIG焊枪，MIG焊枪对准焊缝；

S3、焊接：采用MIG焊方法进行焊接，装配间隙在0～3mm之间，MIG焊枪向前移动，卷尺片在卡槽内也跟着焊枪向前移动，当MIG焊枪通过保护罩中间位置时，将第二氩气输送管和第三氩气输送管打开，待整条焊缝焊接完成后，保护罩内腔继续通气30s再关闭所有氩气输送管，同时将MIG焊枪从圆形圈内取出，并通过手柄将卷尺片卷起收拢，完成焊接操作。

可选的，所述第一氩气输送管、第二氩气输送管、第三氩气输送管中输入的保护气体为高纯氩气，氩气纯度≧99.999％。

可选的，所述MIG焊方法包括打底焊、填充焊、盖面焊中的一种或至少两种的组合，所述打底焊焊接电流80～100A，焊接电压19～21V，焊接速度55～60cm/min，气体流量25～30L/min；所述填充焊焊接电流110～130A，焊接电压20～22V，焊接速度50～55cm/min，气体流量30～35L/min；所述盖面焊焊接电流120～140A，焊接电压21～23V，焊接速度50～55cm/min，气体流量30～35L/min，根据工件的厚薄程度，选择单个或组合的焊接方式，满足不同工件的需求。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明在使用时，先将该保护装置放在待焊工件上表面，然后将MIG焊枪套入圈内。焊接时，先向氩气输送管通入氩气，通过输入保护罩内的氩气将焊缝表面与空气进行隔绝，避免了焊缝在高温下发生氧化；与此同时，焊接过程中惰性气体的不断补充并置换出被污染的惰性气体，对焊缝起到了良好的保护效果；

本发明保护罩内腔不需要随焊枪整体向前移动，可避免保护罩内腔在随焊枪整体移动时因阻力大导致保护不当，焊缝出现发蓝的问题；

本发明有效的解决了钛合金对接焊缝在焊接过程中吸氢、吸氧、吸氮的问题，有效的保护了焊缝，且保护罩的制作简单，使用方便，极大的提高了焊接生产效率和焊接质量。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的俯视结构示意图；

图3是本发明A-A剖视图；

图中标记为：1-前罩板，2-后罩板，3-左罩板，4-右罩板，5-第一氩气输送管，6-第二氩气输送管，7-第三氩气输送管，8-卷尺片，9-圆形圈，10-卡槽，11-固定板，12-手柄，13-MIG焊枪，14-工件，15-焊缝。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-3所示，一种钛合金对接熔化极惰性气体保护焊接装置，包括由前罩板1、左罩板3、后罩板2、右罩板4依次首尾相连围成的保护罩和通过固定板11安装在后罩板2上方的可伸缩卷尺片8，所述左罩板3和右罩板4对称设置，内侧顶部均水平设置有卡槽10，所述卷尺片8的前端设置有用于安装MIG焊枪13的圆形圈9，该卷尺片8的两侧分别与左罩板3、右罩板4的卡槽10滑动连接，所述前罩板1、左罩板3、后罩板2的中部均设置有氩气输送管。

本发明的工作原理为：本发明的保护罩由前罩板1、后罩板2、左罩板3和右罩板4围成，前罩板1、后罩板2以及左罩板3中间各设有一根氩气输送管；同时，在左、右罩板4上端设有卡槽10，卡槽10内穿有薄卷尺片8，卷尺片8前段设置有圆形圈9，在圆形圈9内套有MIG焊枪13；同时，在左、右罩板4起始位置各安装有一块薄卷尺片8固定板11，在固定板11上端安装有卷尺摇动手柄12；本发明在进行钛合金焊接时，先将该保护装置至于被焊工件14上表面，然后将MIG焊枪13套入圆形圈9内；然后将第一氩气输送管5打开，将待焊部位的空气排出，使焊件上方处于纯氩气体保护状态，焊接时，随着MIG焊枪13向前移动，卷尺片8在卡槽10内也跟着焊枪向前移动，使保护气体覆盖在保护罩内保护焊缝15，避免焊缝15接触空气；当焊枪通过保护罩中间位置时，将第二氩气输送管6和第三氩气输送管7打开，待整条焊缝15焊接完成后，保护罩内腔继续通气30s再关闭所有氩气输送管，同时将MIG焊枪13从圆形圈9内取出，并通过手柄12将卷尺片8卷起收拢，完成焊接操作；本发明通过输入保护罩内的氩气将焊缝15表面与空气进行隔绝，避免了焊缝15在高温下发生氧化；与此同时，焊接过程中惰性气体的不断补充并置换出被污染的惰性气体，对焊缝15起到了良好的保护效果。

实施例2

在实施例1的基础上，所述固定板11上端安装有用于卷尺片8收拢的摇动手柄12；待整条焊缝15焊接完成后，保护罩内腔继续通气30s再关闭所有氩气输送管，同时将MIG焊枪13从圆形圈9内取出后，通过手柄12将卷尺片8卷起收拢，完成焊接操作。

实施例3

在实施例1的基础上，所述保护罩是紫铜板制成的长方形保护罩；紫铜板有良好的机械性能，热态下塑性良好，冷态下塑性尚可，可切削性好，易纤焊和焊接，价格还便宜。

实施例4

在实施例1的基础上，所述氩气输送管设置有3根，分别是第一氩气输送管5、第二氩气输送管6、第三氩气输送管7，所述第一氩气输送管5穿过后罩板2与保护罩内腔连通，第二氩气输送管6穿过左罩板3与保护罩内腔连通，第三氩气输送管7穿过前罩板1与保护罩内腔连通，3根氩气输送管分别控制，焊接前，先将第一氩气输送管5打开，将待焊部位的空气排出，使焊件上方处于纯氩气体保护状态再进行焊接，焊接时，随着MIG焊枪13向前移动，卷尺片8在卡槽10内也跟着焊枪向前移动，使保护气体覆盖在保护罩内保护焊缝15，避免焊缝15接触空气；当焊枪通过保护罩中间位置时，将第二氩气输送管6和第三氩气输送管7打开，使保护气体覆盖在保护罩内保护焊缝15，杜绝了焊缝15表面与空气的接触，避免了焊缝15在高温下发生氧化，提高了焊缝15成型效果，保证了焊缝15的焊接质量。

实施例5

在实施例1的基础上，所述卷尺片8是厚度为0.1～1mm的薄卷尺片8，卷尺片8的宽度与后罩板2的长度对应，卷尺片8的长度与左罩板3的长度对应，薄卷尺片8方便收拢，卷尺片8的面积与保护罩的底面积相同或相近，既能满足工艺的需求，又不造成浪费。

实施例6

本发明钛合金对接熔化极惰性气体保护焊接装置的焊接工艺，其特征在于包括如下步骤：

S1、焊接前工件14的准备：用钢丝刷将待焊接部位清理干净，并用丙酮清理坡口两侧后，放置到丙酮挥发；

S2、焊接前的准备：首先将保护焊接装置沿着焊缝15的平行方向摆放，使焊缝15处于保护罩的内腔底部，然后开启第一氩气输送管5，给保护罩内输送氩气，使工件14上方处于纯氩气体保护状态，并在圆形圈9内套接MIG焊枪13，MIG焊枪13对准焊缝15；

S3、焊接：采用MIG焊方法进行焊接，装配间隙在0～3mm之间，MIG焊枪13向前移动，卷尺片8在卡槽10内也跟着MIG焊枪向前移动，当MIG焊枪通过保护罩中间位置时，将第二氩气输送管6和第三氩气输送管7打开，待整条焊缝15焊接完成后，保护罩内腔继续通气30s再关闭所有氩气输送管，同时将MIG焊枪13从圆形圈9内取出，并通过手柄12将卷尺片8卷起收拢，完成焊接操作；所述第一氩气输送管5、第二氩气输送管6、第三氩气输送管7中输入的保护气体为高纯氩气，氩气纯度≧99.999％；所述MIG焊方法包括打底焊、填充焊、盖面焊中的一种或至少两种的组合，当工件14只有1-3mm厚时，采用盖面焊或打底焊、盖面焊组合焊，当工件14≥4mm时采用打底焊、填充焊、盖面焊三种组合焊；具体焊接工艺参数如表1所示。

表1 MIG焊接工艺参数

采用该焊接工艺及保护装置，在保证钛合金焊缝质量的前提下，实现钛合金的高效快速焊接。

本发明通过将保护罩围住对接焊缝位置，并向保护罩内腔中通入保护气体，置换出腔体内的空气来保护焊缝，杜绝了焊缝表面与空气的接触，避免了焊缝在高温下发生氧化，提高了焊缝成型效果，保证了焊缝的焊接质量。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种钛合金对接熔化极惰性气体保护焊接装置，包括由前罩板(1)、左罩板(3)、后罩板(2)、右罩板(4)依次首尾相连围成的保护罩和通过固定板(11)安装在后罩板(2)上方的卷尺片(8)，其特征在于，所述左罩板(3)和右罩板(4)对称设置，内侧顶部均水平设置有卡槽(10)，所述卷尺片(8)的前端设置有用于安装MIG焊枪(13)的圆形圈(9)，该卷尺片(8)的两侧分别与左罩板(3)、右罩板(4)的卡槽(10)滑动连接，所述前罩板(1)、左罩板(3)、后罩板(2)的中部均设置有氩气输送管。

2.根据权利要求1所述的一种钛合金对接熔化极惰性气体保护焊接装置，其特征在于，所述固定板(11)上端安装有用于卷尺片(8)收拢的摇动手柄(12)。

3.根据权利要求1所述的一种钛合金对接熔化极惰性气体保护焊接装置，其特征在于，所述保护罩是紫铜板制成的长方形保护罩。

4.根据权利要求1所述的一种钛合金对接熔化极惰性气体保护焊接装置，其特征在于，所述氩气输送管设置有3根，分别是第一氩气输送管(5)、第二氩气输送管(6)、第三氩气输送管(7)，所述第一氩气输送管(5)穿过后罩板(2)与保护罩内腔连通，第二氩气输送管(6)穿过左罩板(3)与保护罩内腔连通，第三氩气输送管(7)穿过前罩板(1)与保护罩内腔连通。

5.根据权利要求1所述的一种钛合金对接熔化极惰性气体保护焊接装置，其特征在于，所述卷尺片(8)是厚度为0.1～1mm的薄卷尺片(8)，卷尺片(8)的宽度与后罩板(2)的长度对应，卷尺片(8)的长度与左罩板(3)的长度对应。

6.一种根据权利要求1-5中任一项所述钛合金对接熔化极惰性气体保护焊接装置的焊接工艺，其特征在于包括如下步骤：

S1、焊接前工件(14)的准备：用钢丝刷将待焊接部位清理干净，并用丙酮清理坡口两侧后，放置到丙酮挥发；

S2、焊接前的准备：首先将保护焊接装置沿着焊缝(15)的平行方向摆放，使焊缝(15)处于保护罩的内腔底部，然后开启第一氩气输送管(5)，给保护罩内输送氩气，使工件(14)上方处于纯氩气体保护状态，并在圆形圈(9)内套接MIG焊枪(13)，MIG焊枪(13)对准焊缝(15)；

S3、焊接：采用MIG焊方法进行焊接，装配间隙在0～3mm之间，MIG焊枪(13)向前移动，卷尺片(8)在卡槽(10)内也跟着MIG焊枪(13)向前移动，当MIG焊枪(13)通过保护罩中间位置时，将第二氩气输送管(6)和第三氩气输送管(7)打开，待整条焊缝(15)焊接完成后，保护罩内继续通气30s再关闭所有氩气输送管，同时将MIG焊枪(13)从圆形圈(9)内取出，并通过手柄(12)将卷尺片(8)卷起收拢，完成焊接操作。

7.根据权利要求6所述的一种钛合金对接熔化极惰性气体保护焊接装置的焊接工艺，其特征在于，所述第一氩气输送管(5)、第二氩气输送管(6)、第三氩气输送管(7)中输入的保护气体为高纯氩气，氩气纯度≧99.999％。

8.根据权利要求6所述的一种钛合金对接熔化极惰性气体保护焊接装置的焊接工艺，其特征在于，步骤S3所述MIG焊方法包括打底焊、填充焊、盖面焊中的一种或至少两种的组合，所述打底焊焊接电流80～100A，焊接电压19～21V，焊接速度55～60cm/min，气体流量25～30L/min；所述填充焊焊接电流110～130A，焊接电压20～22V，焊接速度50～55cm/min，气体流量30～35L/min；所述盖面焊焊接电流120～140A，焊接电压21～23V，焊接速度50～55cm/min，气体流量30～35L/min。

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