專利名稱：：一種鈦及鈦合金熔化極惰性氣體保護(hù)焊接技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種焊接技術(shù)，特別是涉及一種鈦及鈦合金熔化極惰性氣體保護(hù)焊接技術(shù)。
背景技術(shù)：
：隨著現(xiàn)代工業(yè)及國防裝備的日趨大型化、復(fù)雜化，金屬結(jié)構(gòu)件的高效、穩(wěn)定焊接技術(shù)的工程應(yīng)用愈來愈廣泛，熔化極惰性氣體保護(hù)焊接(簡稱MIG)技術(shù)成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中大型復(fù)雜鈦制結(jié)構(gòu)件焊接的首選技術(shù)之一。目前，有關(guān)鈦及鈦合金手工MIG焊接的實(shí)驗(yàn)室工藝數(shù)據(jù)和文章較少，在工程應(yīng)用方面研究更是鮮有報(bào)道。目前，中國船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所是我國在鈦合金工程化焊接應(yīng)用方面首推手工熔化極惰性氣體保護(hù)焊接技術(shù)的單位。目前鈦及鈦合金大型結(jié)構(gòu)件，特別是薄壁板筋件，其焊縫數(shù)量多、分布空間和位置復(fù)雜，不適宜采用高質(zhì)高效的激光焊、電子束焊、等離子弧焊等先進(jìn)技術(shù)，仍以普通手工鎢極氬弧(簡稱TIG)焊接為主。但是，鈦材的熔點(diǎn)較高，導(dǎo)熱性差，焊縫區(qū)高溫停留時間較長，熔池金屬晶粒長大傾向較大，接頭綜合力學(xué)性能有所下降。普通TIG焊接速度慢，熱輸入量相對較大，導(dǎo)致焊接變形和殘余應(yīng)力增大，往往會造成構(gòu)件焊縫失效破壞，并且在操作過程中很難實(shí)現(xiàn)仰焊等位置的焊接。這些在一定程度上限制了TIG焊接在結(jié)構(gòu)件制造中的應(yīng)用。而MIG焊接與傳統(tǒng)TIG焊接方法相比具有焊接速度快、生產(chǎn)效率高、成本低、接頭殘余應(yīng)力和殘余變形小、焊縫組織相對細(xì)小、接頭力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)。國內(nèi)該技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室焊接已獲得了一定的成功經(jīng)驗(yàn)。但在鈦及鈦合金材料的工程焊接上的應(yīng)用研究尚屬空白。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種鈦及鈦合金熔化極惰性氣體保護(hù)焊接技術(shù)，通過手工熔化極惰性氣體保護(hù)焊接工藝試驗(yàn)，解決鈦及鈦合金構(gòu)件多種位置亍工MIG焊接工藝及丄程化應(yīng)用操作技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)鈦及鈦合金復(fù)雜結(jié)構(gòu)件空間位置焊縫的M1G焊接，以改善焊接結(jié)構(gòu)質(zhì)量，提高/焊接生產(chǎn)效率，解決采用普通的TIG焊接方法焊接10mm以下薄壁鈦構(gòu)件復(fù)雜空間和位置焊縫時，焊接速度慢、熔敷效率低、焊接變形和殘余應(yīng)力大的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明的鈦及鈦合金熔化極惰性氣體保護(hù)焊接(簡稱MIG)技術(shù)，其特征在于所述的焊接技術(shù)包括---焊接方式焊接過程手工操作，采用推拉式送絲方式，熔滴過渡形式為短路或噴射過渡，焊接電弧為脈沖與連續(xù)燃燒電弧互相切換結(jié)合，然后根據(jù)不同的焊接工況環(huán)境選擇適當(dāng)?shù)暮附游恢眉捌湎鄳?yīng)的焊接規(guī)范；---焊接接頭形式焊接接頭設(shè)計(jì)為帶墊板或不帶墊板對接焊縫、"T"型接頭角焊縫以及角接頭形式的對接焊縫；---焊接坡口設(shè)計(jì)焊接接頭為"T"型接頭的不要求焊透的角焊縫不加工坡口；對于焊透的各種接頭形式的對接焊縫均加工相應(yīng)的坡口；坡口的鈍邊厚度h范圍為0mm4mm，裝配間隙p范圍為05mm，坡口角度cup范圍為40-70°;接頭和坡口形式見圖l、圖2、圖3和圖4所示。---焊槍操作手動控制焊槍時，焊槍移動速度穩(wěn)定、均勻，以減小焊接電壓的波動，獲得良好的焊縫外觀成形；焊槍相對焊縫的傾斜角度e和o)的控制見圖5、圖6、圖7和圖8所示對接焊縫焊接時，其平焊的焊槍角度e和co分別為70-110°和80-110°，橫焊的焊槍角度0和co分別為70-110°和70-100°，立焊的焊槍角度e和co分別為50-100°和80-110°，仰焊的焊槍角度e和o)分別為70-120°和80-110°;角焊縫焊接時，其平焊的焊槍角度0和co分別為70-110°和30-80°，橫焊的焊槍角度e和co分別為70-110°和30-60°，立焊的5焊槍角度9和co分別為50-100°和30-80°，仰焊的焊槍角度e和co分別為70-120°和30-60°;各種焊接位置和接頭形式條件下，具體的焊接規(guī)范和操作控制參數(shù)如表1所示表l焊接過程控制規(guī)范參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>---保護(hù)氣體的選擇焊接過程中采用高純氬氣或者氦、氬聯(lián)合保護(hù)實(shí)現(xiàn)焊接。本發(fā)明的一種鈦及鈦合金熔化極惰性氣體保護(hù)焊接技術(shù)，其所述根據(jù)不同的焊接工況環(huán)境選擇適當(dāng)?shù)暮附游恢?，其具體焊接位置包括固定式平焊、立焊、橫焊、仰焊。立焊包括正位立焊、仰30°立焊、俯30°立焊。若工件可以傾轉(zhuǎn)，則調(diào)整焊縫位置，優(yōu)先實(shí)施平焊或立焊；若工件須固定不允許變位，則根據(jù)具體結(jié)構(gòu)的焊縫分布位置選擇相應(yīng)位置的焊接工藝規(guī)范。本發(fā)明的一種鈦及鈦合金熔化極惰性氣體保護(hù)焊接技術(shù)，其焊接過程中采用高純氬氣或者氦、氬聯(lián)合保護(hù)實(shí)現(xiàn)焊接，具體優(yōu)選在角焊縫的焊接時選用氦氣和氬氣按(78):(32)的比例配比組合進(jìn)行保護(hù)，更具體的保護(hù)氣流量可根據(jù)具體焊接保護(hù)需要進(jìn)行調(diào)整。各種焊接位置和接頭形式條件下，具體的焊接規(guī)范和保護(hù)氣體選擇及其流量參數(shù)如表2所示。表2焊接過程規(guī)范和保護(hù)氣體選擇及其流量參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>通過采取以上的技術(shù)方案，本發(fā)明具有的有益效果是本發(fā)明所述的鈦及鈦合金熔化極惰性氣體保護(hù)焊接(簡稱MIG)技術(shù)，在鈦及鈦合金大型薄壁復(fù)雜結(jié)構(gòu)件加工技術(shù)上，解決了鈦及鈦合金MIG焊接過程控制及其相關(guān)技術(shù)問題，以及鈦及鈦合金MIG焊接跨越實(shí)驗(yàn)室技術(shù)狀態(tài)的關(guān)鍵難題，實(shí)現(xiàn)了鈦及鈦合金MIG焊接的工程化應(yīng)用，與普通的鈦及鈦合金手工鎢極氬弧(簡稱TIG)焊接相比，焊接生產(chǎn)效率提高了13倍，同時單位能量輸入降低1/23/5，大大提高了焊縫和焊接構(gòu)件的綜合質(zhì)量。圖1是帶墊板對接焊縫的接頭及坡口。圖2是不帶墊板對接焊縫的接頭及坡口。圖3是T形接頭角焊縫的接頭及坡口。圖4是角接頭對接焊縫的接頭及坡口。圖5是對接焊縫平、橫、仰焊焊接過程焊槍角度控制示意圖。圖6是角焊縫平、橫、仰焊焊接過程焊槍角度控制示意圖。圖7是對接焊縫立焊焊接過程焊槍角度控制示意圖。圖8是角焊縫立焊焊接過程焊槍角度控制示意圖。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1使用發(fā)明的熔化極惰性氣體保護(hù)焊接技術(shù)，進(jìn)行了板厚為8mm+10mm、結(jié)構(gòu)尺寸為3300mmX3600mmX4200mm的TC4鈦合金深海試驗(yàn)框架的焊接，焊接過程采用推拉式送絲方式，采用TC3牌號的焊絲，熔滴過渡形式為噴射過渡，焊接電弧為脈沖與連續(xù)燃燒電弧互相切換結(jié)合，完成固定式平焊和橫焊兩種位置的焊接；焊接接頭設(shè)計(jì)為"T"型接頭角焊縫和角接頭形式的對接焊縫。坡口的鈍邊厚度h范圍為0mm4mm，裝配間隙p范圍為05mm，坡口角度a、|3范圍為40-70°。接頭和坡口形式見圖3和圖4所示。手動控制焊槍實(shí)現(xiàn)焊接操作時，焊槍移動速度穩(wěn)定、均勻，焊槍相對焊縫的傾斜角度e和to的控制見圖5、圖6所示。焊接過程中采用高純氬氣和氦、氬聯(lián)合保護(hù)實(shí)現(xiàn)焊接，其中角焊縫焊接選用氦氣和氬氣按(78):(32)的比例配比組合進(jìn)行保護(hù)。兩種焊接位置和接頭形式條件下，具體的焊接技術(shù)參數(shù)如下表3所示。表3實(shí)施例l焊接技術(shù)參數(shù)表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>與常規(guī)TIG焊接相比，框架焊后結(jié)構(gòu)總體變形很小，尺寸穩(wěn)定可控，生產(chǎn)效率得到明顯提高，焊縫考察指標(biāo)完全達(dá)標(biāo)。實(shí)施例2使用發(fā)明的熔化極惰性氣體保護(hù)焊接技術(shù)，進(jìn)行了板厚為4mm+16mm，長1200mm，寬750mm，高400mm的雙層、雙曲面的TA5鈦合金導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體模擬體的焊接，焊接過程采用推拉式送絲方式，采用TA4牌號的悍絲，熔滴過渡形式為短路與噴射過渡相結(jié)合，焊接電弧為脈沖與連續(xù)燃燒電弧互相切換結(jié)合，完成固定式平焊、立焊和橫焊三種位置的焊接；焊接接頭設(shè)計(jì)為帶墊板對接焊縫和"T"型接頭角焊縫。坡口的鈍邊厚度h范圍為0mm4mm，裝配間隙p范圍為05mm，坡口角度a、(3范圍為40-70°。接頭和坡口形式見圖l和圖3所示。手動控制焊槍實(shí)現(xiàn)焊接操作時，焊槍移動速度穩(wěn)定、均勻，焊槍相對焊縫的傾斜角度e和"的控制見圖5、圖6和圖8所示。焊接過程中采用高純氬氣和氦、氬聯(lián)合保護(hù)實(shí)現(xiàn)焊接，其中角焊縫焊接選用氦氣和氬氣按(78):(32)的比例配比組合進(jìn)行保護(hù)。三種焊接位置和接頭形式條件下，具體的悍接技術(shù)參數(shù)如表4所示。表4實(shí)施例2焊接技術(shù)參數(shù)表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>焊接過程穩(wěn)定，焊縫外觀質(zhì)量、宏觀金相、無損檢測結(jié)果、焊接接頭的力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)尺寸均達(dá)到了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。實(shí)施例3:使用發(fā)明的熔化極惰性氣體保護(hù)焊接技術(shù)，行進(jìn)結(jié)構(gòu)尺寸為2000mmX2200mmX3300mm的雙層、雙曲面TA5+TA2鈦合金導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體實(shí)體的焊接，焊接過程采用推拉式送絲方式，分別采用TA4和TA2牌號的焊絲，熔滴過渡形式為噴射過渡，焊接電弧為脈沖與連續(xù)燃燒電弧互相切換結(jié)合，完成固定式平焊、立焊、橫焊和仰焊四種位置的焊接；焊接接頭包括帶墊板和不帶墊板的對接焊縫、"T"型接頭角焊縫以及角接頭形式的對接焊縫。坡口的鈍邊厚度h范圍為0mm4mm，裝配間隙p范圍為05mm，坡口角度a、p范圍為40-70°。接頭和坡口形式見圖l、圖2、圖3和圖4所示。手動控制焊槍實(shí)現(xiàn)焊接操作時，焊槍移動速度穩(wěn)定、均勻，焊槍相對焊縫的傾斜角度e和to的控制見圖5、圖6、圖7、圖8所示。焊接過程中采用高純氬氣和氦、氬聯(lián)合保護(hù)實(shí)現(xiàn)焊接，其中角焊縫焊接選用氦氣和氬氣按(78):(32)的比例配比組合進(jìn)行保護(hù)。四種焊接位置和接頭形式條件下，具體的焊接技術(shù)參數(shù)如表5所示。表5實(shí)施例3焊接技術(shù)參數(shù)表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>與常規(guī)TIG焊接相比，導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體悍后總體變形小，結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定，焊縫外觀質(zhì)量、無損檢測結(jié)果均達(dá)到相關(guān)技術(shù)要求，焊接效率提高了2倍以上。權(quán)利要求1、一種鈦及鈦合金熔化極惰性氣體保護(hù)焊接技術(shù)，其特征在于所述的焊接技術(shù)包括———焊接方式焊接過程手工操作，采用推拉式送絲方式，熔滴過渡形式為短路或噴射過渡，焊接電弧為脈沖與連續(xù)燃燒電弧互相切換結(jié)合，然后根據(jù)不同的焊接工況環(huán)境選擇適當(dāng)?shù)暮附游恢眉捌湎鄳?yīng)的焊接規(guī)范；———焊接接頭形式焊接接頭設(shè)計(jì)為帶墊板或不帶墊板對接焊縫、“T”型接頭角焊縫以及角接頭形式的對接焊縫；———焊接坡口設(shè)計(jì)焊接接頭為“T”型接頭的不要求焊透的角焊縫不加工坡口；對于焊透的各種接頭形式的對接焊縫均加工相應(yīng)的坡口；坡口的鈍邊厚度h范圍為0mm～4mm，裝配間隙p范圍為0～5mm，坡口角度α、β范圍為40-70°；———焊槍操作手動控制焊槍時，焊槍移動速度穩(wěn)定、均勻；焊槍相對焊縫的傾斜角度θ和ω當(dāng)對接焊縫焊接時，其平焊的焊槍角度θ和ω分別為70-110°和80-110°，橫焊的焊槍角度θ和ω分別為70-110°和70-100°，立焊的焊槍角度θ和ω分別為50-100°和80-110°，仰焊的焊槍角度θ和ω分別為70-120°和80-110°；角焊縫焊接時，其平焊的焊槍角度θ和ω分別為70-110°和30-80°，橫焊的焊槍角度θ和ω分別為70-110°和30-60°，立焊的焊槍角度θ和ω分別為50-100°和30-80°，仰焊的焊槍角度θ和ω分別為70-120°和30-60°；———保護(hù)氣體的選擇焊接過程中采用高純氬氣或者氦、氬聯(lián)合保護(hù)實(shí)現(xiàn)焊接。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述鈦及鈦合金熔化極惰性氣體保護(hù)焊接技術(shù)，其特征在于所述焊接方式中根據(jù)不同的焊接工況環(huán)境選擇適當(dāng)?shù)暮附游恢?，其具體焊接位置包括固定式平焊、立焊、橫焊、仰焊，立焊包括正位立焊、仰30、立焊、俯30°立焊；若工件可以傾轉(zhuǎn)，則調(diào)整焊縫位置，優(yōu)先實(shí)施平焊或立焊；若工件須固定不允許變位，則根據(jù)具體結(jié)構(gòu)的焊縫分布位置選擇相應(yīng)位置的焊接工藝規(guī)范。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述鈦及鈦合金熔化極惰性氣體保護(hù)焊接技術(shù)，其特征在于所述惰性氣體保護(hù)方式中采用高純氬氣或者氦、氬聯(lián)合保護(hù)實(shí)現(xiàn)焊接。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述鈦及鈦合金熔化極惰性氣體保護(hù)焊接技術(shù)，其特征在于所述惰性氣體保護(hù)方式在角焊縫的焊接時選用氦氣和氬氣按(78):(32)的比例配比組合進(jìn)行保護(hù)。全文摘要本發(fā)明紹了一種鈦及鈦合金熔化極惰性氣體保護(hù)焊接技術(shù)，焊接過程采用推拉式送絲方式，熔滴過渡形式為短路或噴射過渡，焊接電弧為脈沖與連續(xù)燃燒電弧互相切換結(jié)合，根據(jù)不同的焊接工況環(huán)境選擇適當(dāng)?shù)暮附游恢眉捌湎鄳?yīng)的焊接規(guī)范；焊接接頭設(shè)計(jì)為帶墊板或不帶墊板對接焊縫、“T”型接頭角焊縫以及角接頭形式的對接焊縫；相應(yīng)進(jìn)行焊接坡口設(shè)計(jì)；對焊槍相對焊縫的傾斜角度θ和ω進(jìn)行控制；焊接過程中采用高純氬氣或者氦、氬聯(lián)合保護(hù)實(shí)現(xiàn)焊接。本發(fā)明解決了鈦及鈦合金大型薄壁復(fù)雜結(jié)構(gòu)件MIG焊接過程控制及其相關(guān)技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)了鈦及鈦合金MIG焊接的工程化應(yīng)用，焊接生產(chǎn)效率提高了1～3倍，提高了焊縫和焊接構(gòu)件的綜合質(zhì)量。文檔編號B23K9/173GK101462194SQ20091006412公開日2009年6月24日申請日期2009年1月15日優(yōu)先權(quán)日2009年1月15日發(fā)明者巍余,劉志穎,張建欣申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所