CN117464136A - 一种高强钛合金厚板窄间隙焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种高强钛合金厚板窄间隙焊接方法，包括：获取预设坡口形状、预设焊接参数和预设焊接方式，所述预设焊接方式为摆动焊接；根据预设坡口形状，将待焊接工件的连接部位加工成坡口，所述坡口的形状为预设坡口形状，所述待焊接工件为高强钛合金厚板；根据预设焊接参数和预设焊接方式，对自动焊机的焊接参数进行设置，所述自动焊机为热丝TIG自动焊机；对待焊接工件进行装配；采用自动焊机对所述坡口进行焊接。本申请通过摆动焊接的方式进行高强钛合金厚板的对接焊，提高了焊接效率，降低了外界环境因素的干扰。
Description
技术领域
本申请涉及高强钛合金加工技术领域，特别地，涉及一种高强钛合金厚板窄间隙焊接方法。
背景技术
高强钛合金厚板是指强度大于700Mpa和厚度大于40mm的钛合金板，目前，为了将两块高强钛合金厚板连接在一起，主要采用手工TIG焊接技术和磁控窄间隙焊接技术等对接焊的方式进行。
但是，手工TIG焊焊接效率低，无法满足高强钛合金厚板的高效焊接的要求，磁控窄间隙TIG焊接技术则需要安装磁控装置，通过磁场变化获取焊接参数信息，受外界环境因素干扰较大，无法实现高强钛合金厚板的工程化应用。
申请内容
本申请的实施例提供了一种高强钛合金厚板窄间隙焊接方法，通过摆动焊接的方式进行高强钛合金厚板的对接焊，提高了焊接效率，降低了外界环境因素的干扰。
本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。
根据本申请实施例的第一方面，提供了一种高强钛合金厚板窄间隙焊接方法，包括：
获取预设坡口形状、预设焊接参数和预设焊接方式，所述预设焊接方式为摆动焊接；
根据预设坡口形状，将待焊接工件的连接部位加工成坡口，所述坡口的形状为预设坡口形状，所述待焊接工件为高强钛合金厚板；
根据预设焊接参数和预设焊接方式，对自动焊机的焊接参数进行设置，所述自动焊机为热丝TIG自动焊机；
对待焊接工件进行装配；
采用自动焊机对所述坡口进行焊接。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述对待焊接工件进行装配，包括：
将待焊接工件装夹在焊接平台上；
对待焊接工件进行定位焊。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述预设焊接参数包括打底层焊接参数、填充层焊接参数和盖面层焊接参数，所述打底层焊接参数、填充层焊接参数和盖面层焊接参数均包括焊接电流、送丝速度、焊接速度、半摇动幅度、两端停留时间、摇动速度和半摆动宽，所述焊接电流包括焊接电流峰值和焊接电流基值，所述采用自动焊机对所述坡口进行焊接，包括：
根据打底层焊接参数，采用自动焊机对所述坡口进行打底层焊接；
根据填充层焊接参数，采用自动焊机在所述打底层上进行填充层焊接；
根据盖面层焊接参数，采用自动焊机在所述填充层上进行盖面层焊接。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述打底层焊接参数的焊接电流峰值为145A、焊接电流基值为140A、送丝速度为950mm/min、焊接速度为80mm/min、半摇动幅度为10°、两端停留时间为0.2s、摇动速度为30rpm和半摆动宽为0mm。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述填充层焊接参数的焊接电流峰值为165A、焊接电流基值为130A、送丝速度为900mm/min、焊接速度为70mm/min、半摇动幅度为20°、两端停留时间为0.5s、摇动速度为25rpm和半摆动宽为1.2mm。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述盖面层焊接参数的焊接电流峰值为165A、焊接电流基值为130A、送丝速度为900mm/min、焊接速度为70mm/min、半摇动幅度为20°、两端停留时间为0.5s、摇动速度为25rpm和半摆动宽为1.3mm。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述采用自动焊机对所述坡口进行焊接，还包括：
采用自动焊机对所述坡口焊接时，进行无损检测，若检测到超标缺陷，则进行返修补焊。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述采用自动焊机对所述坡口焊接时，进行无损检测，包括：
打底层焊接完成后，进行第一次无损检测；
焊接深度超过所述坡口深度的一半时，进行第二次无损检测；
盖面层焊接完成后，进行第三次无损检测。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述采用自动焊机对所述坡口进行焊接，还包括：
进行打底层焊接时，焊丝指向坡口根部；
进行填充层和盖面层焊接时，焊丝指向打底层和所述坡口的交叉位置。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述采用自动焊机对所述坡口进行焊接，还包括：
焊接时，采用纯度为99.999％的氩气进行保护。
在本申请的一些实施例中，通过摆动焊接的方式进行高强钛合金厚板的对接焊，提高了焊接效率，无需加装其他装置，降低了外界环境因素的干扰。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1示出了本申请实施例中一种高强钛合金厚板窄间隙焊接方法的流程图；
图2示出了本申请实施例中待焊接工件的焊前示意图；
图3本申请实施例中待焊接工件的焊后示意图；
图4示出了本申请实施例中正面后保护拖罩和背面保护拖罩的示意图；
图5示出了本申请实施例中背面保护拖罩的示意图；
图6示出了本申请实施例中正面后保护拖罩的示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本申请将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本申请的各方面。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
需要说明的是：在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
需要注意的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的对象在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在图示或描述的那些以外的顺序实施。
图1示出了本申请实施例中一种高强钛合金厚板窄间隙焊接方法的流程图，参见图1，本申请提供了一种高强钛合金厚板窄间隙焊接方法，至少包括S1到S5，详细介绍如下：
在步骤S1中，获取预设坡口形状、预设焊接参数和预设焊接方式，所述预设焊接方式为摆动焊接。
具体地，预设坡口形状可以为U形，也可以为V形。
在步骤S2中，根据预设坡口形状，将待焊接工件的连接部位加工成坡口，所述坡口的形状为预设坡口形状，所述待焊接工件为高强钛合金厚板。
具体地，所述坡口可以通过剪切加工而成，可以通过氧气切割而成，可以通过刨削加工而成，也可以通过碳弧气刨而成。
在步骤S3中，根据预设焊接参数和预设焊接方式，对自动焊机的焊接参数进行设置，所述自动焊机为热丝TIG自动焊机。
在步骤S4中，对待焊接工件进行装配。
在步骤S5中，采用自动焊机对所述坡口进行焊接。
在本申请中，所述对待焊接工件进行装配，包括：
将待焊接工件装夹在焊接平台上；
对待焊接工件进行定位焊。
具体地，将待焊接工件装夹在焊接平台上时，可以通过卡接的方式进行装夹，也可以通过气动夹紧器进行装夹，也可以通过液压夹紧器进行装夹，定位焊可以在待焊接工件的后焊面进行，定位焊在坡口面时，由于定位焊与非定位焊区域的坡口状态不一，将影响打底层的焊接连续性和焊接过程稳定性，定位焊可采用手工填丝焊接，焊接完成后将焊点打磨平整。
在本申请中，所述预设焊接参数包括打底层焊接参数、填充层焊接参数和盖面层焊接参数，所述打底层焊接参数、填充层焊接参数和盖面层焊接参数均包括焊接电流、送丝速度、焊接速度、半摇动幅度、两端停留时间、摇动速度和半摆动宽，所述焊接电流包括焊接电流峰值和焊接电流基值，所述采用自动焊机对所述坡口进行焊接，包括：
根据打底层焊接参数，采用自动焊机对所述坡口进行打底层焊接；
根据填充层焊接参数，采用自动焊机在所述打底层上进行填充层焊接；
根据盖面层焊接参数，采用自动焊机在所述填充层上进行盖面层焊接。
具体地，焊接时，如果由于装配精度超差或者焊接变形导致坡口背面成形差，可采用手工填丝焊接对坡口背面进行重熔。
可选的，所述打底层焊接参数的焊接电流峰值为145A、焊接电流基值为140A、送丝速度为950mm/min、焊接速度为80mm/min、半摇动幅度为10°、两端停留时间为0.2s、摇动速度为30rpm和半摆动宽为0mm。
可选的，所述填充层焊接参数的焊接电流峰值为165A、焊接电流基值为130A、送丝速度为900mm/min、焊接速度为70mm/min、半摇动幅度为20°、两端停留时间为0.5s、摇动速度为25rpm和半摆动宽为1.2mm。
可选的，所述盖面层焊接参数的焊接电流峰值为165A、焊接电流基值为130A、送丝速度为900mm/min、焊接速度为70mm/min、半摇动幅度为20°、两端停留时间为0.5s、摇动速度为25rpm和半摆动宽为1.3mm。
在本申请中，所述采用自动焊机对所述坡口进行焊接，还包括：
采用自动焊机对所述坡口焊接时，进行无损检测，若检测到超标缺陷，则进行返修补焊。
可选的，所述采用自动焊机对所述坡口焊接时，进行无损检测，包括：
打底层焊接完成后，进行第一次无损检测；
焊接深度超过所述坡口深度的一半时，进行第二次无损检测；
盖面层焊接完成后，进行第三次无损检测。
在本申请中，所述采用自动焊机对所述坡口进行焊接，还包括：
进行打底层焊接时，焊丝指向坡口根部；
进行填充层和盖面层焊接时，焊丝指向打底层和所述坡口的交叉位置。
在本申请中，所述采用自动焊机对所述坡口进行焊接，还包括：
焊接时，采用纯度为99.999％的氩气进行保护。
可选的，焊接时采用多层多道焊接，自动焊机的焊枪不动，钨针摆动。
图2示出了本申请实施例中待焊接工件的焊前示意图，图3本申请实施例中待焊接工件的焊后示意图，图4示出了本申请实施例中正面后保护拖罩和背面保护拖罩的示意图，图5示出了本申请实施例中背面保护拖罩的示意图，图6示出了本申请实施例中正面后保护拖罩的示意图，图4中，1为正面后保护拖罩，2为待焊接工件，3为背面保护拖罩，为了更好地理解本申请实施例，参见图2到图6，提供一个具体示例如下：
(1)获取预设坡口形状、预设焊接参数和预设焊接方式，所述预设焊接方式为摆动焊接，所述预设焊接参数包括打底层焊接参数、填充层焊接参数和盖面层焊接参数，所述打底层焊接参数、填充层焊接参数和盖面层焊接参数均包括焊接电流、送丝速度、焊接速度、半摇动幅度、两端停留时间、摇动速度和半摆动宽，所述焊接电流包括焊接电流峰值和焊接电流基值。所述打底层焊接参数的焊接电流峰值为145A、焊接电流基值为140A、送丝速度为950mm/min、焊接速度为80mm/min、半摇动幅度为10°、两端停留时间为0.2s、摇动速度为30rpm和半摆动宽为0mm；所述填充层焊接参数的焊接电流峰值为165A、焊接电流基值为130A、送丝速度为900mm/min、焊接速度为70mm/min、半摇动幅度为20°、两端停留时间为0.5s、摇动速度为25rpm和半摆动宽为1.2mm；所述盖面层焊接参数的焊接电流峰值为165A、焊接电流基值为130A、送丝速度为900mm/min、焊接速度为70mm/min、半摇动幅度为20°、两端停留时间为0.5s、摇动速度为25rpm和半摆动宽为1.3mm。
(2)根据预设坡口形状，将待焊接工件的连接部位加工成坡口，所述坡口的形状为预设坡口形状，所述待焊接工件为高强钛合金厚板，待焊接工件的厚度为48mm，所述预设坡口形状为U形，所述坡口钝边为2mm，单边倒角为1.5°，底部倒角为R4.5mm，底部倒角的间距为1.5*2＝3mm，坡口上端的间距为14.18mm；
(3)根据预设焊接参数和预设焊接方式，对自动焊机的焊接参数进行设置，所述自动焊机为热丝TIG自动焊机，所述自动焊机的钨极直径为3.2mm，焊丝直径为1.2mm；
(4)对待焊接工件进行装配，要求装配间隙小于0.5mm，错边量小于0.5mm，即图1的A处沿图1上下方向(待焊接工件厚度方向)的错边量小于0.5mm，将待焊接工件装夹在焊接平台上，对待焊接工件进行定位焊，定位焊的焊接位置为所述坡口底部的待焊接工件的连接处。
(5)采用自动焊机对所述坡口进行焊接，根据打底层焊接参数，采用自动焊机对所述坡口进行打底层焊接，进行打底层焊接时，焊丝指向坡口根部，根据填充层焊接参数，采用自动焊机在所述打底层上进行填充层焊接，根据盖面层焊接参数，采用自动焊机在所述填充层上进行盖面层焊接，进行填充层和盖面层焊接时，焊丝指向打底层和所述坡口的交叉位置。
采用自动焊机对所述坡口焊接时，进行无损检测，若检测到超标缺陷，则进行返修补焊，打底层焊接完成后，进行第一次无损检测，焊接深度超过所述坡口深度的一半时，进行第二次无损检测，盖面层焊接完成后，进行第三次无损检测。
此外，焊接时，采用纯度为99.999％的氩气进行保护，可选的，可以通过自动焊机的焊枪自带的主喷嘴、正面后保护拖罩和背面保护拖罩吹出的氩气进行保护，自动焊机的焊枪位于正面后保护拖罩和待焊接工件之间，正面后保护拖罩对准所述坡口，从上往下吹出氩气，背面保护拖罩位于待焊接工件下方，对准所述坡口，从下往上吹出氩气。
可选的，焊接层数为26层，1到2层为打底层，3到26层为填充层和盖面层，其中，26层或25到26层为盖面层，焊接时，需将焊道间的氧化物清磨干净，银白色或金黄色为合格，蓝色、灰色及其他颜色为不合格，需清除后才可重新进行焊接。
由于采用的焊接电流较大，熔池易吸收C、H、O、N等元素形成氧化物覆盖于焊趾处，在焊道之间易于形成“夹沟”，“夹沟”处的氧化物在焊接过程中混入熔池，不及时排除易于形成夹渣、裂纹等缺陷，导致焊接质量不合格。
实际焊接时，焊枪电弧沿图1竖直方向分布，焊丝和焊枪相对位置不变，焊丝位于图2中坡口左右方向的中间，焊枪电弧随着钨针左右摆动时，焊枪电弧始终覆盖焊丝，焊枪电弧摆动时，可以对坡口侧面进行熔化，使得熔化的焊丝和熔化的母材更好地结合，母材即待焊接工件，焊枪沿图2的前后方向匀速运动，从第一层开始逐层焊接，可以理解为，第一层焊接完成后，再焊接第二层，以此类推。
综上所述，通过摆动焊接的方式进行高强钛合金厚板的对接焊，一次焊接成型，提高了焊接效率，减少填充量，降低生产成本，降低了外界环境因素的干扰，同时，焊枪电弧可以熔化母材，使得母材和焊丝能够更好地结合，提高了焊接质量。
应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本申请可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种高强钛合金厚板窄间隙焊接方法，其特征在于，包括：
获取预设坡口形状、预设焊接参数和预设焊接方式，所述预设焊接方式为摆动焊接；
根据预设坡口形状，将待焊接工件的连接部位加工成坡口，所述坡口的形状为预设坡口形状，所述待焊接工件为高强钛合金厚板；
根据预设焊接参数和预设焊接方式，对自动焊机的焊接参数进行设置，所述自动焊机为热丝TIG自动焊机；
对待焊接工件进行装配；
采用自动焊机对所述坡口进行焊接。
2.根据权利要要求1所述的一种高强钛合金厚板窄间隙焊接方法，其特征在于，所述对待焊接工件进行装配，包括：
将待焊接工件装夹在焊接平台上；
对待焊接工件进行定位焊。
3.根据权利要要求1所述的一种高强钛合金厚板窄间隙焊接方法，其特征在于，所述预设焊接参数包括打底层焊接参数、填充层焊接参数和盖面层焊接参数，所述打底层焊接参数、填充层焊接参数和盖面层焊接参数均包括焊接电流、送丝速度、焊接速度、半摇动幅度、两端停留时间、摇动速度和半摆动宽，所述焊接电流包括焊接电流峰值和焊接电流基值，所述采用自动焊机对所述坡口进行焊接，包括：
根据打底层焊接参数，采用自动焊机对所述坡口进行打底层焊接；
根据填充层焊接参数，采用自动焊机在所述打底层上进行填充层焊接；
根据盖面层焊接参数，采用自动焊机在所述填充层上进行盖面层焊接。
4.根据权利要要求3所述的一种高强钛合金厚板窄间隙焊接方法，其特征在于，所述打底层焊接参数的焊接电流峰值为145A、焊接电流基值为140A、送丝速度为950mm/min、焊接速度为80mm/min、半摇动幅度为10°、两端停留时间为0.2s、摇动速度为30rpm和半摆动宽为0mm。
5.根据权利要要求3所述的一种高强钛合金厚板窄间隙焊接方法，其特征在于，所述填充层焊接参数的焊接电流峰值为165A、焊接电流基值为130A、送丝速度为900mm/min、焊接速度为70mm/min、半摇动幅度为20°、两端停留时间为0.5s、摇动速度为25rpm和半摆动宽为1.2mm。
6.根据权利要要求3所述的一种高强钛合金厚板窄间隙焊接方法，其特征在于，所述盖面层焊接参数的焊接电流峰值为165A、焊接电流基值为130A、送丝速度为900mm/min、焊接速度为70mm/min、半摇动幅度为20°、两端停留时间为0.5s、摇动速度为25rpm和半摆动宽为1.3mm。
7.根据权利要要求3所述的一种高强钛合金厚板窄间隙焊接方法，其特征在于，所述采用自动焊机对所述坡口进行焊接，还包括：
采用自动焊机对所述坡口焊接时，进行无损检测，若检测到超标缺陷，则进行返修补焊。
8.根据权利要要求7所述的一种高强钛合金厚板窄间隙焊接方法，其特征在于，所述采用自动焊机对所述坡口焊接时，进行无损检测，包括：
打底层焊接完成后，进行第一次无损检测；
焊接深度超过所述坡口深度的一半时，进行第二次无损检测；
盖面层焊接完成后，进行第三次无损检测。
9.根据权利要要求3所述的一种高强钛合金厚板窄间隙焊接方法，其特征在于，所述采用自动焊机对所述坡口进行焊接，还包括：
进行打底层焊接时，焊丝指向坡口根部；
进行填充层和盖面层焊接时，焊丝指向打底层和所述坡口的交叉位置。
10.根据权利要要求1所述的一种高强钛合金厚板窄间隙焊接方法，其特征在于，所述采用自动焊机对所述坡口进行焊接，还包括：
焊接时，采用纯度为99.999％的氩气进行保护。
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| CN117910886B (zh) * | 2024-03-19 | 2024-05-28 | 宝鸡核力材料科技有限公司 | 应用于钛合金熔炼下的熔炼效果智能分析方法及系统 |
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