CN115178840A - 一种钛合金焊接气体保护装置 - Google Patents

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常梅生
李泽峰
李俊杰
于磊
王蕊
秦尚宏
张学海
李学强
张学民
李东伟
寇海利
张海欧
刘学彬
张文娟
李玉星
靳凯
史琨
杨帆
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Abstract

本发明涉及一种钛合金焊接气体保护装置，包括防热有机玻璃气罩、冷却水循环装置、紫铜底板、可调节压紧装置；冷却水循环装置安装在紫铜底板上，防热有机玻璃气罩扣在紫铜底板上并密封；在气罩下部开设操作孔，将橡胶套袖粘在操作孔外侧，焊接时将钛合金组件放入气室紫铜底板上，按照零件焊接变形方向增加反变形垫块，利用底板上可调压紧装置，将钛合金组件固定在底板上。本发明对钛合金板组件，采用直流钨极氩弧焊焊接工艺，通过压紧装置解决钛合金组件焊接变形问题，利用底板加装循环水冷却装置提高钛合金冷却速度，利用密闭气室充氩保护，焊缝得到有效保护，焊接一次校检合格率达到100％，同时提高焊接生产效率5倍以上。

Description

一种钛合金焊接气体保护装置
技术领域
本发明属于钛合金焊接技术领域，具体涉及一种钛合金焊接气体保护装置。
背景技术
TC4钛合金被视为“全能金属”，具有强度高、耐腐蚀、热稳定性等特性，是高机动性装备，轻量化制造的优选材料之一。
但TC4钛合金是一种化学性质非常活泼的金属，在高温下对氢、氧和氮等气体具有极强的亲和力，特别是在焊接过程中，这种能力伴随着温度的升高更为强烈，焊接性能比较差，在高温状态下300℃快速吸氢，450℃快速吸氧，600℃快速吸氮，而当熔池中侵入这些有害气体后，焊接接头的塑性和韧性都会发生明显的变化，特别是在882℃以上，接头晶粒严重粗大化，冷却时形成马氏体组织，使接头强度、硬度、塑性和韧性下降，过热倾向严重，接头严重脆化。焊缝等级不易达到，焊接效率比较低。
因此传统焊接方法对钛合金与氢、氧和氮等气体的吸收和溶解不易控制，容易发生焊接接头脆化、焊缝裂纹、气泡等焊接缺陷。尤其使用传统焊接方法，只靠焊枪喷嘴进行气体保护，这种方法只可起到局部保护，没有达到整体保护，使焊接完成的高温焊缝和热影响区裸露到空气中，严重影响了焊接质量及工作效率，同时产生了严重的焊接变形，该方法返工成本较高。
发明内容
本发明提供一种钛合金焊接气体保护装置，要解决的技术问题是：解决TC4钛合金焊接接头及热影响区氧化、脆化、焊缝裂纹倾向、焊接气泡等焊接缺陷，还解决钛合金组件焊接变形问题。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种钛合金焊接气体保护装置，其特征在于：包括防热有机玻璃气罩1、冷却水循环装置3、紫铜底板2、可调节压紧装置4；冷却水循环装置安装在紫铜底板上，防热有机玻璃气罩扣在紫铜底板上并密封；在气罩下部开设操作孔，将橡胶套袖粘在操作孔外侧，焊接时将钛合金组件放入气室紫铜底板上，按照零件焊接变形方向增加反变形垫块，利用底板上可调压紧装置，将钛合金组件固定在底板上。
有益效果：本发明对钛合金板组件，采用直流钨极氩弧焊焊接工艺，通过压紧装置解决钛合金组件焊接变形问题，利用底板加装循环水冷却装置提高钛合金冷却速度，利用密闭气室充氩保护，焊缝得到有效保护，焊接一次校检合格率达到100％，同时提高焊接生产效率5倍以上。
附图说明
图1为密封气室装配关系图；
图2U型格栅状冷却水循环系统；
图3可调节压紧装置。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明提出的一种钛合金焊接气体保护装置，包括防热有机玻璃气罩1、冷却水循环装置3、紫铜底板2、可调节压紧装置4；
冷却水循环装置与紫铜底板装配并局部焊接，将可调节压紧装置插入紫铜底板上表面的T型槽内，将防热有机玻璃气罩扣在紫铜底板上，紫铜底板边缘具有密封橡胶条可实现气室与底板的密封，在防热有机玻璃气罩上加装2根进气管，在气罩下部开设操作孔，将橡胶套袖粘在操作孔外侧，焊接时将钛合金组件放入气室紫铜底板上，按照零件焊接变形方向增加反变形垫块，利用底板上可调压紧装置，将钛合金组件固定在底板上，将有机玻璃气罩盖在紫铜底板上，打开冷却水循环装置，用右手拿焊枪放入操作孔内，左手拿焊丝放入操作孔内，这时操作孔外侧橡胶套袖会起到密封作用，打开充氩装置氩气流通过气罩上方进气口流入气室，充气几分钟后打开气罩底部放气阀进行排气处理，把内部空气靠氩气流量挤出气罩，气体流出2分钟后关闭放气阀，通过流量计调整充氩几分钟后就可以焊接。
有机玻璃气罩加设2处进气口，这样就能保证氩气流均匀分布，通过气室体积计算与减压器流量计算得知几分钟充满气体，保证气室保护气体依然充裕，室内气压达0.5MPa，与焊枪氩气流量15～20L/min匹配，使气室内部处于纯氩状态；
冷却循环水装置采用U型格栅状，冷却效果明显；底板上开设X轴+Y轴T型槽，保证两个方向都能使用可调节压紧装置并能使压紧装置延X+Y轴方向伸缩；有机玻璃气罩操作孔外侧粘接橡胶套袖，能够起到密封气体作用；底板边缘粘接橡胶条保证有机玻璃气罩与底板密封性要求；气罩底部设计放气阀，保证气体纯度要求。
本发明焊枪为300A氩弧焊枪，采用手工钨极氩弧焊，对工件打底焊、填充分层焊、盖面焊。焊接设备采用WSME-500逆变式交直流脉冲氩弧焊机，焊接过程是将钛合金组件放入气室紫铜底板上，按照零件焊接变形方向增加反变形垫块，利用底板上可调压紧装置，将钛合金组件固定在底板上，将有机玻璃气罩盖在紫铜底板上，打开冷却水循环装置，用右手拿焊枪5放入操作孔内，左手拿焊丝放入操作孔内，这时操作孔外侧橡胶套袖会起到密封作用，打开充氩装置氩气流通过气罩上方进气口流入气室，通过流量计调整充氩几分钟后就可以焊接。
焊枪有效避免焊接过程钛合金在300～600℃氧化、氮化及吸氢，压紧装置有效地防止钛合金零件焊接变形，冷却装置解决了零件冷却速度慢的问题，焊接一次校检合格率达到100％，同时提高焊接生产效率5倍以上。
主要用于不同规格的TC4钛合金板组合件焊接，在生产中解决TC4钛合金焊接接头脆化、焊缝裂纹倾向、焊接气泡等焊接缺陷，同时有效地控制了焊接变形，改善产品焊接一次交检合格率，使钛合金产品焊接合格率达到100％，并有效提高TC4钛合金板材的焊接效率，从而降低了钛合金工件的制造成本，该方法有广泛的推广应用价值。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种钛合金焊接气体保护装置，其特征在于：包括防热有机玻璃气罩1、冷却水循环装置3、紫铜底板2、可调节压紧装置4；冷却水循环装置安装在紫铜底板上，防热有机玻璃气罩扣在紫铜底板上并密封；在气罩下部开设操作孔，将橡胶套袖粘在操作孔外侧，焊接时将钛合金组件放入气室紫铜底板上，按照零件焊接变形方向增加反变形垫块，利用底板上可调压紧装置，将钛合金组件固定在底板上。
2.根据权利要求1所述的一种钛合金焊接气体保护装置，其特征在于：冷却水循环装置与紫铜底板装配并局部焊接。
3.根据权利要求1所述的一种钛合金焊接气体保护装置，其特征在于：氩气流通过气罩上方进气口流入气室，充气几分钟后打开气罩底部放气阀进行排气处理，把内部空气靠氩气流量挤出气罩，气体流出2分钟后关闭放气阀，通过流量计调整充氩几分钟后就可以焊接。
4.根据权利要求1所述的一种钛合金焊接气体保护装置，其特征在于：在防热有机玻璃气罩上加装2根进气管。
5.根据权利要求1所述的一种钛合金焊接气体保护装置，其特征在于：冷却循环水装置采用U型格栅状。
6.根据权利要求1所述的一种钛合金焊接气体保护装置，其特征在于：底板上开设X轴+Y轴T型槽，用于安装可调节压紧装置。
7.根据权利要求1所述的一种钛合金焊接气体保护装置，其特征在于：气罩底部设计放气阀。
8.根据权利要求1所述的一种钛合金焊接气体保护装置，其特征在于：采用手工钨极氩弧焊，对工件打底焊、填充分层焊、盖面焊。
9.根据权利要求1所述的一种钛合金焊接气体保护装置，其特征在于：采用的焊枪为300A氩弧焊枪。
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