CN116352324A - 一种钛合金焊接平台和钛合金焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于焊接设备技术领域，公开了一种钛合金焊接平台和钛合金焊接方法。钛合金焊接平台包括支撑台、气槽组件和气罩组件。该钛合金焊接平台的气槽组件和气罩组件中能够通入保护气体，两个待焊接样板的正面和背面区域均能被保护气体充斥保护，焊缝以及焊缝两侧的近缝区均能受到有效的气体保护，保护钛合金拼板焊接时的热态焊缝、背部焊缝以及近缝区不被氧化或氮化，能有效提升焊后的焊缝质量，防止焊缝氧化发蓝，减小焊接变形，避免焊后矫正，利于提高焊接效率。该钛合金焊接方法中使用了上述钛合金焊接平台，焊缝以及焊缝两侧的近缝区均能受到有效的气体保护，不易发生氧化发蓝情况，采用自动化焊接方式，焊接质量稳定，焊接效率高。

Description

一种钛合金焊接平台和钛合金焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接设备技术领域，尤其涉及一种钛合金焊接平台和钛合金焊接方法。

背景技术

钛合金具有比强度高、耐腐蚀性好、使用温度范围大等特点，广泛应用于航空航天、载人深潜等领域。在船舶建造领域中，钛合金的应用可以在提高船体强度以及耐蚀性的同时减轻船舶质量。但是钛合金在高温下有很强的化学活泼性，焊接过程中，钛会从环境气氛中直接吸收氢、氧、氮、碳等杂质气体，这些杂质气体被吸收后，引起焊接接头脆化，影响焊接质量，导致材料综合力学性能急剧恶化，影响使用性能，提高了船舶建造过程中的焊接难度。

船舶建造中常用的焊条电弧焊以及二氧化碳气体保护焊等焊接方式无法应用于钛合金的焊接当中，而使用TIG(钨极气体保护焊)与MIG(熔化极惰性气体保护焊)时，焊缝周围均会出现氧化发蓝现象。现有技术大多在真空密闭环境下完成钛合金的焊接，焊接设备整体复杂且造价高，大型物件较难进行操作，投入成本高，不利于提升焊接效率、降低焊接成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛合金焊接平台和钛合金焊接方法，以解决现有钛合金板材焊缝焊后易氧化，焊接效率差的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，提供了一种钛合金焊接平台，包括：

支撑台，用于承托待焊接样板，所述支撑台上设置有贯通所述支撑台顶面和底面的贯通缝，两个所述待焊接样板的拼缝与所述贯通缝正对；

气槽组件，与所述支撑台连接，置于所述贯通缝下方，保护气体能经所述气槽组件逸出进入所述贯通缝，充斥于两个所述待焊接样板拼缝的背面区域；

气罩组件，罩扣于两个所述待焊接样板的拼缝上方，保护气体能经所述气罩组件逸出，充斥于两个所述待焊接样板拼缝的正面区域。

可选地，所述气槽组件包括气槽和气槽支架，所述气槽安装于所述气槽支架上，所述气槽支架与所述支撑台连接，所述气槽与保护气体连通，且与所述贯通缝正对。

可选地，所述气槽包括侧板和端板，所述侧板截面呈V型，所述端板设置有两个，分别封盖于所述侧板两端。

可选地，所述侧板和所述端板上设置有与外界连通的第一过气孔。

可选地，所述气罩组件包括：

罩体，所述罩体表面均匀开设有多个第二过气孔；

导气管，安装于所述罩体内，所述导气管上均匀开设有多个第三过气孔，保护气体经所述导气管进入所述罩体内。

可选地，所述气罩组件还包括钢丝网填充物，所述钢丝网填充物置于所述罩体内，填充于所述导气管上方。

可选地，所述罩体上开设有供焊接臂伸入的操作孔。

可选地，所述钛合金焊接平台还包括卡马装置，所述卡马装置安装于所述支撑台的相对两侧，用于夹装固定两个所述待焊接样板。

可选地，所述支撑台的相对两侧分别设置有装配孔，所述卡马装置与所述装配孔拆卸连接。

第二方面，提供一种钛合金焊接方法，使用了上述的钛合金焊接平台，包括如下步骤：

步骤S1，将两个待焊接样板放置于支撑台上，两个待焊接样板的拼缝与贯通缝正对；

步骤S2，利用卡马装置将两个待焊接样板压紧固定于支撑台上；

步骤S3，向气槽组件中通入保护气体；

步骤S4，将气罩组件罩扣于两个待焊接样板拼缝上，并向气罩组件中通入保护气体；

步骤S5，焊接臂启动，焊接填充两个待焊接样板的拼缝；

步骤S6，焊接冷却完毕后，停止通入保护气体。

本发明的有益效果：

该钛合金焊接平台的气槽组件和气罩组件中能够通入保护气体，两个待焊接样板的正面和背面区域均能被保护气体充斥保护，焊缝以及焊缝两侧的近缝区均能受到有效的气体保护，保护钛合金拼板焊接时的热态焊缝、背部焊缝以及近缝区不被氧化或氮化，能有效提升焊后的焊缝质量，防止焊缝氧化发蓝，减小焊接变形，避免焊后矫正，利于提高焊接效率。

该钛合金焊接方法中使用了上述钛合金焊接平台，钛合金焊后焊缝质量可靠，焊缝以及焊缝两侧的近缝区均能受到有效的气体保护，不易发生氧化发蓝情况，采用自动化焊接方式，焊接质量稳定，焊接效率高。

附图说明

图1是本发明实施例所述的钛合金焊接平台的结构示意图；

图2是本发明实施例所述的支撑台和气槽组件的结构安装示意图；

图3是本发明实施例所述的支撑台和气槽组件的结构安装俯视图；

图4是本发明实施例所述的气罩组件的结构俯视示意图；

图5是本发明实施例所述的气罩组件的结构侧视示意图。

图中：

1、支撑台；11、贯通缝；12、装配孔；

2、气槽组件；21、气槽；211、侧板；212、端板；213、第一过气孔；22、气槽支架；

3、气罩组件；31、罩体；311、第二过气孔；312、操作孔；32、导气管；33、钢丝网填充物；

100、待焊接样板；101、焊接臂。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的零部件或具有相同或类似功能的零部件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1-图5所示，本发明提供了一种钛合金焊接平台，包括支撑台1、气槽组件2和气罩组件3。支撑台1用于承托待焊接样板100，本实施例中的待焊接样板100为钛合金拼板，支撑台1上设置有贯通支撑台1顶面和底面的贯通缝11，两个待焊接样板100的拼缝与贯通缝11正对。气槽组件2与支撑台1连接，置于贯通缝11下方，保护气体能经气槽组件2逸出进入贯通缝11，充斥于两个待焊接样板100拼缝的背面区域；气罩组件3罩扣于两个待焊接样板100的拼缝上方，保护气体能经气罩组件3逸出，充斥于两个待焊接样板100拼缝的正面区域。

焊接时，将两个待焊接样板100放置于支撑台1上，两个待焊接样板100的拼缝与贯通缝11正对，气罩组件3罩扣于两个待焊接样板100的拼缝上方，焊接时，向气槽组件2和气罩组件3中通入保护气体，本实施例中的保护气体优选为氩气，两个待焊接样板100的正面和背面区域均能被保护气体充斥保护，焊缝以及焊缝两侧的近缝区均能受到有效的气体保护，保护钛合金拼板焊接时的热态焊缝、背部焊缝以及近缝区不被氧化或氮化，能有效提升焊后的焊缝质量，防止焊缝氧化发蓝，减小焊接变形，避免焊后矫正，利于提高焊接效率。

可选地，本实施例的气罩组件3既可简单放置于支撑台1，也可与焊接臂101拆卸连接，随焊接臂101焊接移动，本实施例对此不作具体限定。

具体地，如图1和图2所示，气槽组件2包括气槽21和气槽支架22，气槽21安装于气槽支架22上，气槽支架22与支撑台1连接，气槽21与保护气体连通，且与贯通缝11正对，使用时，向气槽21中通入保护气体。可选地，气槽21具体包括侧板211和端板212，侧板211截面呈V型，端板212设置有两个，分别封盖于侧板211两端，气槽21与气槽支架22封闭焊接连接，侧板211和端板212上可选设置有与外界连通的第一过气孔213，用于平衡内外气体压力。

具体地，如图4所示，气罩组件3包括罩体31和导气管32，罩体31表面均匀开设有多个第二过气孔311；导气管32安装于罩体31内，其上均匀开设有多个第三过气孔，保护气体经导气管32进入罩体31内。本实施例中的导气管32呈U形，以提升保护气体的出气效率和出气的均匀性。可选地，本实施例中的罩体31可为双层中空薄壁型结构，导气管32安装于罩体31的中空夹层间，罩体31上均匀开设有多个第三过气孔，保护气体自导气管32进入罩体31的中空夹层间，再经第三过气孔流向两个待焊接样板100拼缝处的正面区域。

可选地，气罩组件3还包括钢丝网填充物33，钢丝网填充物33置于罩体31内，填充于导气管32的上方，如图5所示，由于保护气体氩气的气体重量轻，保护气体从导气管32流出后，会在聚集于罩体31内顶部区域，故此在此区域内填充钢丝网填充物33，钢丝网填充物33可以使保护气体流动均匀，实现气体流量的均匀化，使氩气均匀充斥整个罩体31。

可选地，如图4和图5所示，罩体31上开设有供焊接臂101伸入的操作孔312，方便焊接臂101伸入罩体31内完成焊接操作。

可选地，钛合金焊接平台还包括卡马装置，卡马装置为领域内常用的机械卡马，详情参考现有技术，本实施例对此不作具体说明，卡马装置安装于支撑台1的相对两侧，用于夹装固定两个待焊接样板100，防止待焊接样板100偏移移位，影响焊接效率和质量。具体地，本实施例中的支撑台1的相对两侧分别设置有装配孔12，卡马装置与装配孔12拆卸连接，来控制焊接时产生的变形且适配各种规格板材。

此外，本实施例还提供了一种钛合金焊接方法，该方法中使用了上述钛合金焊接平台，包括如下步骤：

步骤S1，将两个待焊接样板100放置于支撑台1上，两个待焊接样板100的拼缝与贯通缝11正对；

步骤S2，利用卡马装置将两个待焊接样板100压紧固定于支撑台1上；

步骤S3，向气槽组件2中通入保护气体，保护气体充盈于气槽21和贯通缝11处，充斥于两个待焊接样板100拼缝的背面区域。

步骤S4，将气罩组件3罩扣于两个待焊接样板100拼缝上，并向气罩组件3中通入保护气体，保护气体充盈于两个待焊接样板100拼缝的正面区域；

步骤S5，焊接臂101启动，焊接填充两个待焊接样板100的拼缝；

步骤S6，焊接冷却完毕后，停止通入保护气体，待焊缝稍微冷却后再停止供气，防止焊缝出现发蓝现象。焊接完成后将板材取下，焊缝呈银白色，整体较为平整即为合格焊缝。

上述钛合金焊接方法焊后焊缝质量可靠，焊缝以及焊缝两侧的近缝区均能受到有效的气体保护，不易发生氧化发蓝情况，采用自动化焊接方式，焊接质量稳定，焊接效率高。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钛合金焊接平台，其特征在于，包括：

支撑台(1)，用于承托待焊接样板(100)，所述支撑台(1)上设置有贯通所述支撑台(1)顶面和底面的贯通缝(11)，两个所述待焊接样板(100)的拼缝与所述贯通缝(11)正对；

气槽组件(2)，与所述支撑台(1)连接，置于所述贯通缝(11)下方，保护气体能经所述气槽组件(2)逸出进入所述贯通缝(11)，充斥于两个所述待焊接样板(100)拼缝的背面区域；

气罩组件(3)，罩扣于两个所述待焊接样板(100)的拼缝上方，保护气体能经所述气罩组件(3)逸出，充斥于两个所述待焊接样板(100)拼缝的正面区域。

2.根据权利要求1所述的钛合金焊接平台，其特征在于，所述气槽组件(2)包括气槽(21)和气槽支架(22)，所述气槽(21)安装于所述气槽支架(22)上，所述气槽支架(22)与所述支撑台(1)连接，所述气槽(21)与保护气体连通，且与所述贯通缝(11)正对。

3.根据权利要求2所述的钛合金焊接平台，其特征在于，所述气槽(21)包括侧板(211)和端板(212)，所述侧板(211)截面呈V型，所述端板(212)设置有两个，分别封盖于所述侧板(211)两端。

4.根据权利要求3所述的钛合金焊接平台，其特征在于，所述侧板(211)和所述端板(212)上设置有与外界连通的第一过气孔(213)。

5.根据权利要求1所述的钛合金焊接平台，其特征在于，所述气罩组件(3)包括：

罩体(31)，所述罩体(31)表面均匀开设有多个第二过气孔(311)；

导气管(32)，安装于所述罩体(31)内，所述导气管(32)上均匀开设有多个第三过气孔，保护气体经所述导气管(32)进入所述罩体(31)内。

6.根据权利要求5所述的钛合金焊接平台，其特征在于，所述气罩组件(3)还包括钢丝网填充物(33)，所述钢丝网填充物(33)置于所述罩体(31)内，填充于所述导气管(32)上方。

7.根据权利要求5所述的钛合金焊接平台，其特征在于，所述罩体(31)上开设有供焊接臂(101)伸入的操作孔(312)。

8.根据权利要求1所述的钛合金焊接平台，其特征在于，所述钛合金焊接平台还包括卡马装置，所述卡马装置安装于所述支撑台(1)的相对两侧，用于夹装固定两个所述待焊接样板(100)。

9.根据权利要求8所述的钛合金焊接平台，其特征在于，所述支撑台(1)的相对两侧分别设置有装配孔(12)，所述卡马装置与所述装配孔(12)拆卸连接。

10.一种钛合金焊接方法，使用权利要求1-9任一项所述的钛合金焊接平台，包括如下步骤：

步骤S1，将两个待焊接样板(100)放置于支撑台(1)上，两个待焊接样板(100)的拼缝与贯通缝(11)正对；

步骤S2，利用卡马装置将两个待焊接样板(100)压紧固定于支撑台(1)上；

步骤S3，向气槽组件(2)中通入保护气体；

步骤S4，将气罩组件(3)罩扣于两个待焊接样板(100)拼缝上，并向气罩组件(3)中通入保护气体；

步骤S5，焊接臂(101)启动，焊接填充两个待焊接样板(100)的拼缝；

步骤S6，焊接冷却完毕后，停止通入保护气体。

Images