[發明專利]厚度為11～30mm工業純鈦板的焊接工藝方法

有效

• 申請號: 201510324010.5
• 申請日: 2015-06-12
• 公開（公告）號: CN104874929B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 杜永勤;張見祥;王書華;紀春暉;陳寶田
• 申請（專利權）人: 南京寶色股份公司
• 主分類號: B23K28/02
• 分類號: B23K28/02;B23K10/02;B23K9/167
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司32112
• 代理人: 涂春春

技術領域

本發明涉及一種厚度為11～30mm工業純鈦板的焊接工藝方法，更具體的焊接工藝方法是，當工業純鈦板對接焊件的厚度超過小孔型等離子弧能量一次穿透且穩定焊接的厚度時，通過對工業純鈦板焊接性及小孔型等離子弧焊焊接特點的分析，設計適用于小孔型等離子弧焊一次穿透能力范圍，且能穩定焊接和得到可靠的打底焊縫質量，并保證后續焊接方法的焊到性的坡口結構形式，實現厚度11～30mm工業純鈦板對接接頭的高效高質量焊接。

背景技術

工業純鈦板耐蝕性能好、比強度高、加工性能好等優點而廣泛應用于化工容器制造。但鈦作為活性金屬，不能采用常規的焊接方法如手工焊條電弧焊、埋弧焊、活性氣體保護焊等焊接方法進行焊接，只能采用惰性氣體保護焊如鎢極氬弧焊、熔化極惰性氣體保護焊、等離子弧焊和電子束焊等進行焊接；熔化極惰性氣體保護焊工藝技術不成熟，設備結構復雜，費用高，電子束焊設備費用高且施焊工件尺寸范圍受到限制，都不能廣泛應用；鎢極氬弧焊由于設備便宜、焊接工藝簡單成為現行工業純鈦板焊接的主要焊接方法，但其熱輸入小，焊接效率低，一次穿透能力小，需要加工成小鈍邊(0～1mm)大坡口(40～70°)的坡口結構，加工成本高、材料(母材、焊絲和氣體)消耗大、生產效率低。

近年來，隨著科技的發展，在航空航天已經多年應用的高能焊方法——小孔型等離子弧焊工藝技術的應用已日趨成熟。且隨著國內焊接裝備制造水平提升，小孔型等離子弧焊設備已經開始國產化成套供應，且性能可靠，使等離子弧焊這一高效焊接工藝裝備費用大幅下降，并初步應用于容器制造行業；小孔型等離子弧焊作為一種高能焊接工藝方法，與鎢極氬弧焊相比減少了坡口加工，降低了母材損耗和加工時間，組對難度降低，且時間減少，改善了組對精度，焊接過程中10mm厚度工業純鈦板對接接頭不開坡口(I型坡口)可實現不填絲一次焊透，節省了焊接材料和焊接氣體，減少了多次焊接對產品質量帶來的質量隱患，配套適當的保護措施，使10mm以下工業純鈦板對接焊接采用小孔型等離子弧焊一次焊接完成，且焊接過程穩定，焊接效率和焊縫質量優異，制造成本大大降低。

鈦材由于密度小、表面張力大，比熱容高，導熱系數小、熔點1668℃；當小于等于10mm厚的工業純鈦板，采用小孔型等離子弧焊可不開坡口(即采用I型坡口)一次焊透10mm厚工業純鈦板，實現單面焊雙面成型，焊接過程且質量穩定。

當超過10mm時，11～30mm厚的工業純鈦板，隨著厚度增加，工件散熱損耗增大，小孔型等離子弧焊焊接過程穩定性對厚度的敏感性迅速增大，焊接質量穩定性降低；采用I型坡口焊縫出現連續汽包或未焊透等缺陷，這是由于待焊焊件厚度超出小孔型等離子弧焊的穿透能力范圍，等離子弧不能穿透工件形成小孔，實現穩定焊接，焊接過程穩定性和焊接接頭質量不能有效保證。

因此，研究設計適用于11～30mm厚工業純鈦板小孔型等離子弧一次打底穿透并穩定焊接，確保后續封底、填充和蓋面焊接的有效進行的坡口結構，實現厚度11～30mm工業純鈦板對接接頭的高效高質量焊接，成為工業純鈦板的小孔型等離子弧焊工藝技術研究方向之一。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對現有技術中厚度超過10mm的工業純鈦板，采用小孔型等離子弧焊工藝方法進行焊接的缺點；即，小孔型等離子弧的參數對厚度的敏感度增加，稍有變化會造成焊接過程穩定性降低，常出現未焊透、氣泡等缺陷，焊接質量顯著下降；當采用大鈍邊(鈍邊尺寸7-9mm)V型坡口時，按照鈍邊尺寸設定等離子弧焊焊接參數時，小孔型等離子弧稍偏離焊縫中心，坡口角度存在，實際焊接厚度增加，與所設定焊接參數的焊接厚度不匹配，可能會出現小孔型等離子弧無法形成小孔，造成氣孔或未焊透缺陷，焊接過程及質量穩定性也會受到嚴重影響的問題。

本發明的目的是，針對厚度11～30mm?I型坡口工業純鈦板對接接頭無法采用小孔型等離子弧焊高效高質量完成問題進行研究，設計適用于厚度11～30mm工業純鈦板的小孔型等離子弧焊高效高質量焊接的對接坡口結構以及工藝方法。

為解決上述技術問題所采用的技術方案如下：

一種厚度為11～30mm工業純鈦板的焊接工藝方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)準備兩塊厚度L＝11～30mm待焊接的工業純鈦板；

2)將步驟1中的兩塊待焊接工業純鈦板的焊接邊均加工成直邊；

3)在步驟2中的直邊上加工出7.5～8.5mm的鈍邊L₁；

4)在步驟3中的鈍邊L₁上加工出3～4mm的鈍邊直邊L₂；