[發明專利]一種高強鈦合金表面修補焊前用的預熱裝置及其預熱方法

有效

• 申請號: 201910360150.6
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110026712B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 耿永亮;張浩;劉希林;余巍;高松
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二五研究所
• 主分類號: B23K37/00
• 分類號: B23K37/00;B23K103/14
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 陳利超

一種高強鈦合金表面修補焊前用的預熱裝置及其預熱方法，包括一端開口的殼體，殼體內腔中設置有聚熱板，聚熱板將殼體內腔分隔為靠近殼體開口端的聚熱腔和靠近殼體密封端的散熱腔，聚熱腔內穿設有加熱元件，聚熱腔內穿設有第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，第一溫度傳感器的檢測端懸空置于聚熱腔內，第二溫度傳感器的檢測端插入待焊接位置，聚熱腔充滿保護氣體，散熱腔中通入流動的冷卻氣體。本發明裝置結構簡單易操作；采用該方法避免了補焊產生裂紋等缺陷傾向，經過本裝置的預熱可以降低高強鈦合金強度，提高其塑韌性，同時避免加熱過程中出現氣體雜質污染的問題，能夠有效提高補焊成功率。

技術領域

本發明涉及金屬材料焊接領域，尤其是涉及一種高強鈦合金表面修補焊前用的預熱裝置及其預熱方法。

背景技術

高強鈦合金強度高、塑韌性較差，成形、加工等過程中極易產生裂紋等缺陷，通常采用手工補焊方式進行修補，然而由于高強鈦合金焊縫強度高、接頭塑韌性差，補焊過程中通常極易出現裂紋等缺陷，產生二次開裂，導致產品失效。

經大量實驗研究發現，課題組將高強鈦合金預熱至200℃左右后再進行焊接，高溫下焊接能夠有效降低鈦合金強度，提高接頭的塑韌性，從而有效減小裂紋傾向，然而，鈦合金加熱后物理性質變得活潑，容易吸氫、吸氧導致雜質氣體分子污染，因此本發明通過設計制作了一套特殊的預熱焊接裝置，將高強鈦合金預熱，同時避免氧化，利用該發明修補高強鈦合金構件后合格率達到90%以上。

發明內容

本發明的目的是為解決高強鈦合金表面修補焊前預熱困難的問題，提供一種高強鈦合金表面修補焊前用的預熱裝置及其預熱方法。

本發明為解決上述技術問題的不足，所采用的技術方案是：

一種高強鈦合金表面修補焊前用的預熱裝置，包括一端開口的殼體，殼體內腔中設置有聚熱板，聚熱板將殼體內腔分隔為靠近殼體開口端的聚熱腔和靠近殼體密封端的散熱腔，聚熱腔內穿設有加熱元件，加熱元件產生的熱量在聚熱板的作用下集中在聚熱腔中，聚熱腔內穿設有用于檢測聚熱腔內溫度的第一溫度傳感器和用于檢測待焊接位置溫度的第二溫度傳感器，第一溫度傳感器的檢測端懸空置于聚熱腔內，第二溫度傳感器的檢測端插入待焊接位置，聚熱腔上開設有保護氣體進氣口和保護氣體排出口，通過保護氣體進氣口和保護氣體排出口配合將聚熱腔中空氣排出并充滿保護氣體，所述的散熱腔中通入流動的冷卻氣體。

所述的聚熱板采用錐形的反射板，反射板的錐形指向散熱腔，反射板的中心線與殼體中心線重合。

所述的散熱腔頂部開設有冷卻氣體排出口散熱腔內低于冷卻氣體排出口的位置開設有冷卻氣體進氣口。

所述的第一溫度傳感器和第二溫度傳感器均采用熱電偶。

所述的保護氣體采用惰性氣體。

所述的加熱元件外側罩設有將其與聚熱腔隔離的保護罩以避免加熱元件蒸發后污染待焊接區域，保護罩采用玻璃制成。

一種利用所述的一種高強鈦合金表面修補焊前用的預熱裝置的預熱方法，包括如下步驟：

步驟一、取預熱裝置組裝后將預熱裝置放置在待焊工件表面，殼體與待焊工件接觸位置采用高溫膠帶進行密封，然后從保護氣體進氣口充入保護氣體，同時打開保護氣體排出口，使得腔體內氣壓均衡，持續充氣2-10分鐘；

步驟二、打開加熱元件的加熱電源進行加熱，加熱過程中第一溫度傳感器進行溫度控制，檢測到加熱溫度達到400-500℃時，控制加熱一定時間后10-20min后，暫停加熱，利用第二溫度傳感器插入至工件待焊區域進行溫度測量；

步驟三、若第二溫度傳感器檢測到待焊區域溫度達到200-300℃時，移開預熱裝置，預熱完成開始進行后續手工氬弧焊接工藝，若工件溫度未達到300℃，則重復步驟二直至完成預熱。