CN207514402U - 一种可与铁基金属焊接的钛合金管件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种可与铁基金属焊接的钛合金管件，包括钛合金管本体，其外周面上由内往外堆覆一层或数层过渡金属套筒，最外层过渡金属套筒的外周面上堆覆一层钢套筒，均采用增材制造进行堆覆成形，数层过渡金属套筒的熔点和线膨胀系数由内往外依次降低。本实用新型在钛‑钢结合处堆覆过渡金属套筒，提高了钛合金管件在舰船上通舱焊接的可靠性。

Description

一种可与铁基金属焊接的钛合金管件

技术领域

本实用新型属于钛合金管件智能制造的技术领域，尤其涉及一种可与铁基金属焊接的钛合金管件。

背景技术

目前，我国舰船海水管路系统的材质普遍采用钢制或铜制。根据多年的使用及保障经验表明，钢制或铜制管路系统抗海水腐蚀的性能不是很理想，海水管路系统经常会因为腐蚀的问题而进行检修，是舰船保障工作的一大负担。

钛合金管件以其优秀的耐腐蚀性能，逐渐应用到舰船海水管路系统中。由于船用钢板在一般情况下无法与钛合金焊接，所以钛合金通舱管件一般都采用法兰联接的结构形式，该结构占用空间较大，不适合密集布管，且可靠性不高。为了实现钛合金管件在舰船上的通舱焊接，故利用增材制造技术在钛合金管件外壁上堆覆成形钢制套筒结构，通过该结构与舰船舱壁进行焊接，实现钛合金管件在舰船上的通舱焊接。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种可与铁基金属焊接的钛合金管件，可与舰船舱壁进行焊接，实现钛合金管件在舰船上的通舱焊接。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种可与铁基金属焊接的钛合金管件，其特征在于，包括钛合金管本体，所述钛合金管本体的外周面上由内往外堆覆一层或数层过渡金属套筒，最外层过渡金属套筒的外周面上堆覆一层钢套筒。

按上述方案，所述数层过渡金属套筒的熔点和线膨胀系数由内往外依次降低。

按上述方案，所述过渡金属套筒和钢套筒均采用增材制造进行堆覆成形。

按上述方案，所述数层过渡金属套筒为两层，最内层过渡金属套筒的过渡金属材质为铌，最外层过渡金属套筒的过渡金属材质为铜。

按上述方案，所述两层过渡金属套筒的厚度均为1.2～1.8mm，均分为三次堆覆成形。

本实用新型的有益效果是：提供一种可与铁基金属焊接的钛合金管件，利用增材制造技术(金属粉材激光同步送进成形技术)在钛合金管件外壁上堆覆数层过渡金属套筒，再在最外层过渡金属套筒上在堆覆钢套筒结构，使钛合金管件与钢制套筒形成牢固一体的冶金结合，解决了钛合金管件在舰船上无法进行通舱焊接的问题，提高了钛合金管件在舰船上通舱连接的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的焊接示意图。

图2为本实用新型一个实施例的堆覆最内层过渡金属套筒的过程图。

图3为本实用新型一个实施例的堆覆最外层过渡金属套筒的过程图。

图4为本实用新型一个实施例的堆覆钢套筒的过程图。

图5为本实用新型一个实施例的钢套筒机加工的过程图

其中：1.钛合金管本体，2.过渡金属套筒，3.钢套筒，4.卡盘，5.激光头，6.刀具，7.舰船舱壁。

具体实施方式

为更好地理解本实用新型，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。

如图1所示，一种可与铁基金属焊接的钛合金管件，包括钛合金管本体1，利用增材制造技术(金属粉材激光同步送进成形技术)在其外周面上由内往外堆覆数层过渡金属套筒2，最外层过渡金属套筒的外周面上堆覆一层钢套筒3，使钛合金管件与钢制套筒形成牢固一体的冶金结合。

过渡金属层的材料根据熔点、线膨胀系数、金属间化合物性能等参数综合确定，可堆覆一层或多层过渡金属层，防止缺陷产生，提高覆层质量，数层过渡金属套筒的熔点和线膨胀系数由内往外依次降低。

最外层的钢套筒堆覆具有一定的厚度，满足通舱焊接时角焊缝熔池深度的需要，且在堆覆时留有一定的加工余量，堆覆完成后将钢套筒外表面进行机加工，使之满足设计要求。

实施例一：

数层过渡金属套筒为两层，最内层过渡金属套筒的过渡金属材质为铌，最外层过渡金属套筒的过渡金属材质为铜，两层过渡金属套筒的厚度均为1.2～1.8mm，均分为三次堆覆成形。

具体成形过程如下：

1、将钛合金管件装夹至卡盘4上，使用激光头5将管件外表面熔化形成熔池并同步将铌金属粉末送入熔池进行堆覆，卡盘带动钛合金管件旋转，使管件外表面的铌过渡金属层均匀堆覆成形，详见图2；

2、铌过渡金属层堆覆完成后，进行去应力退火；

3、重新将钛合金管件装夹至卡盘，使用激光头将铌过渡金属层熔化形成熔池并同步将铜金属粉末送入熔池进行堆覆，卡盘带动管件旋转，使第二层铜过渡金属层均匀堆覆成形，详见图3；

4、铜过渡金属层堆覆完成后，进行去应力退火；

5、再次将钛合金管件装夹至卡盘，使用激光头将铜过渡金属层熔化形成熔池并同步将钢金属粉末送入熔池进行堆覆，卡盘带动管件旋转，使最外层钢套筒结构均匀堆覆成形并保留有一定的加工余量，详见图4；

6、将完成堆覆工作的管件进行去应力退火；

7、通过刀具6对钛合金管件的钢套筒结构进行机加工，使之满足设计要求的尺寸，详见图5。

将钛合金管件穿过钢制舰船舱壁7上的通管孔，按设计文件要求施焊，完成钛合金管件通舱连接。

钛合金管件在每次金属层堆覆完成后立即进行退火热处理，消除了管件的内应力，防止两种金属的线膨胀系数差异导致金属冷却时内应力过大而形成开裂。

由于钛-钢结合处会产生脆性金属间化合物，无法直接结合，故我们对过渡金属材料进行了规划，管件中使用的铌-钛、铌-铜、铜-钢等异种金属结合均已有大量工程应用案例确认其具有较好的结合强度，避免两种金属的结合界面形成了脆性金属间化合物导致开裂。

钛合金管件过渡金属一览表

位置	材质	厚度(mm)	备注
				最里层	钛合金TA2	/	管件壁厚
第一层过渡金属层	铌	1.5	0.5mm/层，共三层
				第二层过渡金属层	铜	1.5	0.5mm/层，共三层
最外层	钢	按设计	需机加工

本实施例仅是本实用新型的较佳实施例而已，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改，等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种可与铁基金属焊接的钛合金管件，其特征在于，包括钛合金管本体，所述钛合金管本体的外周面上由内往外堆覆一层或数层过渡金属套筒，最外层过渡金属套筒的外周面上堆覆一层钢套筒。

2.根据权利要求1所述的一种可与铁基金属焊接的钛合金管件，其特征在于，所述数层过渡金属套筒的熔点和线膨胀系数由内往外依次降低。

3.根据权利要求2所述的一种可与铁基金属焊接的钛合金管件，其特征在于，所述过渡金属套筒和钢套筒均采用增材制造进行堆覆成形。

4.根据权利要求3所述的一种可与铁基金属焊接的钛合金管件，其特征在于，所述数层过渡金属套筒为两层，最内层过渡金属套筒的过渡金属材质为铌，最外层过渡金属套筒的过渡金属材质为铜。

5.根据权利要求4所述的一种可与铁基金属焊接的钛合金管件，其特征在于，所述两层过渡金属套筒的厚度均为1.2～1.8mm，均分为三次堆覆成形。