CN112795767A - 一种用于钛合金焊接去应力装置及其使用方法 - Google Patents

一种用于钛合金焊接去应力装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于焊接设备技术领域，具体涉及一种用于钛合金焊接去应力装置及其使用方法。该装置包括等离子炬，第一支撑臂，其一端设于等离子炬外壳的一侧，外壳的另一侧设有第二支撑臂；第一支撑臂的另一端活动的连接第一升降装置；第二支撑臂连接外壳的另一端活动的连接第二升降装置；感应线圈组件，设于第一升降装置上；超声波发生器，设于第二升降装置上。通过使用该装置实现了对电极块及铸锭焊接去应力功能，而且结构简单紧凑，成本低。

Description

一种用于钛合金焊接去应力装置及其使用方法
技术领域
本发明属于焊接设备技术领域，具体涉及一种用于钛合金焊接去应力装置及其使用方法。
背景技术
为提高焊接质量并降低焊接缺陷风险，目前海绵钛、海绵锆等电极块及铸锭焊接均在真空等离子焊箱内进行焊接。焊接过程中采用的大功率等离子炬进行物料的焊接，焊接过程中会产生一定熔深和熔宽的焊接熔池，当焊接熔池冷却后会产生较大的拉应力，较大的应力会造成压制的电极块颗粒之间的脱离或者铸锭焊缝拉应力裂纹，造成电弧熔炼过程中出现电极掉块现象，严重时会造成电极的断裂，发生生产事故并造成熔炼产品的质量不合格。目前由于钛合金电极以及铸锭的尺寸都比较大，不适宜进行真空炉加热退火，并且所需的真空加热炉也存在占地尺寸大、功耗大、费用高等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于钛合金焊接去应力装置及其使用方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
这种用于钛合金焊接去应力装置，包括：
等离子炬，可沿其轴向升降，通过发射等离子弧实现对焊接物料的焊接；
第一支撑臂，其一端设于等离子炬外壳的一侧，所述外壳的另一侧设有第二支撑臂；所述第一支撑臂的另一端活动的连接第一升降装置；所述第二支撑臂连接所述外壳的另一端活动的连接第二升降装置；
感应线圈组件，设于所述第一升降装置上；
超声波发生器，设于所述第二升降装置上。
进一步地，等离子炬外壳为圆柱形，所述第一支撑臂包括支撑臂杆和卡套，所述支撑臂杆一端与所述第一升降装置固定连接，另一端活动的与所述卡套固定，所述卡套与所述等离子炬外壳固定。
进一步地，卡套包括两个弧形的第一卡套和第二卡套，所述第一卡套和第二卡套的一端通过销轴与支撑臂杆固定，并且紧贴在所述等离子炬外壳的外侧上，第一卡套和第二卡套的另一端通过螺母锁紧固定。
进一步地，第二支撑臂与第一支撑臂的结构相同。
进一步地，第一升降装置和第二升降装置为直线模组或电动推杆，可进行上下升降运动
进一步地，感应线圈组件为平面型感应器。
本发明还提供了一种用于钛合金焊接去应力装置的使用方法，包括以下步骤：
S1：通过等离子炬完成物料焊缝的焊接；
S2：降低等离子炬的工作电流，以低功率实现焊缝烘烤，使液态金属熔池缓慢结晶冷却凝固，降低和消除急速冷却的热应力；
S3：采用超声波发生器，进行超高频冲击锻打处理，将焊缝晶粒进行破碎，优化组织结构并降低应力产生；
S4：采用感应线圈组件，实现对焊缝间断性的补热，以达到焊接退火目的，减少焊接应力。
进一步地，在步骤S2中，在完成物料焊接的同时降低等离子炬的工作电流，并且抬起等离子炬，实现对焊缝的反复烘烤。
进一步地，在步骤S4中，所述焊缝间断性的补热为感应线圈组件启动3-5s后停止3-8s，这样反复进行3-5次。
进一步地，步骤S1中等离子炬的引弧电流为40-100A，工作电流为350-420A；所述步骤S2中降低等离子炬的工作电流到100A-150A；所述步骤S3中超高频的频率为20-30KHz。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案包括以下有益效果：
1)活动式固定调整结构方便支撑臂在等离子炬上的位置固定及调整。2)等离子炬自有的升降功能大大降低了升降组件行程，有利于小型化的紧凑布局。3)等离子炬的输出功率调整可实现对焊接熔池补热及凝固时间控制。4)超声波发生器可实现对凝固后的高温态焊缝组织的晶粒破碎，改善组织结构及消除部分应力。5)感应线圈组件可实现对焊缝冷却过程的控制，实现焊接后的退火去应力。装置结构实现了对电极块及铸锭焊接去应力功能，结构简单紧凑，成本低，效果好。
附图说明
图1为本发明的平面示意图；
图2为本发明的立体示意图。
其中：1为等离子炬；2为第一支撑臂；21为支撑臂杆；22为第一卡套；23为第二卡套；3为第二支撑臂；4为第一升降装置；5为第二升降装置；6为感应线圈组件；7为超声波发生器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1-2，一种用于钛合金焊接去应力装置，包括：
等离子炬1，可沿其轴向升降，通过发射等离子弧实现对焊接物料的焊接；
第一支撑臂2，其一端设于等离子炬外壳的一侧，所述等离子炬外壳的另一侧设有第二支撑臂3；所述第一支撑臂2的另一端活动的连接第一升降装置4；所述第二支撑臂3连接所述外壳的另一端活动的连接第二升降装置5；
感应线圈组件6，设于所述第一升降装置4上；
超声波发生器7，设于所述第二升降装置5上。
进一步地，等离子炬外壳为圆柱形，所述第一支撑臂2包括支撑臂杆21和卡套，所述支撑臂杆21一端与所述第一升降装置4固定连接，另一端活动的与所述卡套固定，所述卡套与所述等离子炬外壳固定。
进一步地，卡套包括两个弧形的第一卡套22和第二卡套23，所述第一卡套22和第二卡套23的一端通过销轴与支撑臂杆21固定，并且紧贴在所述等离子炬外壳的外侧上，第一卡套22和第二卡套23的另一端通过螺母锁紧固定。
具体的，第一卡套22和第二卡套23为弧形，一端能以销轴为旋转轴进行旋转，并且合在一起为圆形，第一卡套2和第二卡套23将等离子炬外壳包裹住，通过蝶形螺母固定。
进一步地，第二支撑臂3与第一支撑臂2的结构相同。
具体的，可以通过调节卡套的大小，以便于调整第二支撑臂3与第一支撑臂2在等离子炬外壳上的位置。
进一步地，第一升降装置4和第二升降装置5为直线模组或电动推杆，可进行上下升降运动。
进一步地，感应线圈组件6为平面型感应器。
本发明还提供一种用于钛合金焊接去应力装置的使用方法，包括以下步骤：
1)首先通过等离子炬大功率完成焊接物料焊缝的焊接，针对于海绵钛电极的焊接，此时设置初始的引弧电流为70A，工作电流为400A。
2)焊接完成后通过手动调节旋钮或者电源的程序设定，瞬间降低等离子炬工作电流(100A～150A)，同时可配合等离子炬抬起，以低热量输入实现对焊缝的反复烘烤，使液态金属熔池缓慢结晶冷却凝固，部分降低和消除急速冷却的热应力。
3)针对温热态的焊缝，启动超声波发生器，以20KHZ的高频超声震动，不断的冲击焊缝，实现超高频冲击锻打处理，将焊缝晶粒进行破碎，优化组织结构并降低应力产生。
4)最后采用间歇性的感应加热的形式实现焊缝间断性的补热，感应加热启动3秒后停止3秒，这样反复进行3-5次加热，以达到焊接退火目的，进一步减少焊接应力。

Claims (10)

1.一种用于钛合金焊接去应力装置，其特征在于，包括：
等离子炬(1)，可沿其轴向升降，通过发射等离子弧实现对焊接物料的焊接；
第一支撑臂(2)，其一端设于等离子炬外壳的一侧，所述外壳的另一侧设有第二支撑臂(3)；所述第一支撑臂(2)的另一端活动的连接第一升降装置(4)；所述第二支撑臂(3)连接所述外壳的另一端活动的连接第二升降装置(5)；
感应线圈组件(6)，设于所述第一升降装置(4)上；
超声波发生器(7)，设于所述第二升降装置(5)上。
2.根据权利要求1所述的用于钛合金焊接去应力装置，其特征在于，所述等离子炬外壳为圆柱形，所述第一支撑臂(2)包括支撑臂杆(21)和卡套，所述支撑臂杆(21)一端与所述第一升降装置(4)固定连接，另一端活动的与所述卡套固定，所述卡套与所述等离子炬外壳固定。
3.根据权利要求2所述的用于钛合金焊接去应力装置，其特征在于，所述卡套包括两个弧形的第一卡套(22)和第二卡套(23)，所述第一卡套(22)和第二卡套(23)的一端通过销轴与支撑臂杆(21)固定，并且紧贴在所述等离子炬外壳的外侧上，第一卡套(22)和第二卡套(23)的另一端通过螺母锁紧固定。
4.根据权利要求3所述的用于钛合金焊接去应力装置，其特征在于，所述第二支撑臂(3)与第一支撑臂(2)的结构相同。
5.根据权利要求1所述的用于钛合金焊接去应力装置，其特征在于，所述第一升降装置(4)和第二升降装置(5)为直线模组或电动推杆，可进行上下升降运动。
6.根据权利要求1所述的用于钛合金焊接去应力装置，其特征在于，所述感应线圈组件(6)为平面型感应器。
7.基于权利要求1-6任一所述的用于钛合金焊接去应力装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：通过等离子炬(1)完成物料焊缝的焊接；
S2：降低等离子炬(1)的工作电流，以低功率实现焊缝烘烤，使液态金属熔池缓慢结晶冷却凝固，降低和消除急速冷却的热应力；
S3：采用超声波发生器(7)，进行超高频冲击锻打处理，将焊缝晶粒进行破碎，优化组织结构并降低应力产生；
S4：采用感应线圈组件(6)，实现对焊缝间断性的补热，以达到焊接退火目的，减少焊接应力。
8.根据权利要求7所述的用于钛合金焊接去应力装置，其特征在于，在步骤S2中，在完成物料焊接的同时降低等离子炬(1)的工作电流，并且抬起等离子炬(1)，实现对焊缝的反复烘烤。
9.根据权利要求7所述的用于钛合金焊接去应力装置，其特征在于，在步骤S4中，所述焊缝间断性的补热为感应线圈组件(6)启动3-5s后停止3-8s，这样反复进行3-5次。
10.根据权利要求7所述的用于钛合金焊接去应力装置，其特征在于，所述步骤S1中等离子炬(1)的引弧电流为40-100A，工作电流为350-420A；所述步骤S2中降低等离子炬(1)的工作电流到100A-150A；所述步骤S3中超高频的频率为20-30KHz。
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