[發明專利]一種TC4鈦合金板焊接的氣體保護裝置和工藝方法

在審

• 申請號: 202110914009.3
• 申請日: 2021-08-10
• 公開（公告）號: CN113547190A
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 胡戰明;岳鋒;聶新宇;張學海;李國灝;李俊杰;李學強;郭宏穎;寇海利;呂智;劉耀;孟慶忠
• 申請（專利權）人: 內蒙古第一機械集團股份有限公司
• 主分類號: B23K9/173
• 分類號: B23K9/173;B23K9/28;B23K9/235;B23K31/12
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 劉瑞東

本發明涉及一種TC4鈦合金板焊接的氣體保護裝置，該保護裝置包括底座(1)、接氣管(5)和充氣室(4)；充氣室(4)通過接氣管(5)與焊接設備氣瓶連接，充氣室(4)為兩端封閉的弧形筒，弧形筒口部焊接在底座(1)下表面上，底座(1)上表面中心設置有縱向的焊縫預裝槽(2)，焊縫預裝槽(2)的兩側壁上分別設置有多個針式出氣孔(3)，多個針式出氣孔(3)均與充氣室(4)連通，安裝時焊縫預裝槽(2)緊貼工件焊縫處。本發明解決TC4鈦合金焊接接頭脆化、焊縫裂紋傾向、焊接氣泡等焊接缺陷，改善產品焊接一次交檢合格率，提高TC4鈦合金板材的焊接效率。

技術領域

本發明屬于鈦合金材料焊接技術領域，具體涉及一種TC4鈦合金板焊接的氣體保護裝置和工藝方法，特別適用于焊縫等級為二級以上的TC4鈦合金板材焊接，。

背景技術

TC4鈦合金被視為“全能金屬”，具有比強度高、耐腐蝕、熱穩定性等特性，是高機動性裝備，輕量化制造的優選材料之一。但TC4鈦合金的焊接性能性能比較差，焊縫等級不易達到，焊接效率比較低。

TC4鈦合金是一種化學性質非常活潑的金屬，在高溫下對氫、氧和氮等氣體具有極強的親和力，特別是在焊接過程中，這種能力伴隨著溫度的升高更為強烈，傳統焊接方法對鈦合金與氫、氧和氮等氣體的吸收和溶解不易控制，容易發生焊接接頭脆化、焊縫裂紋、氣泡等焊接缺陷，返工成本較高。

發明內容

本發明的目的是提供一種TC4鈦合金板焊接工藝方法，解決TC4鈦合金焊接接頭脆化、焊縫裂紋傾向、焊接氣泡等焊接缺陷，改善產品焊接一次交檢合格率，提高TC4鈦合金板材的焊接效率。

本發明的技術方案是，一種TC4鈦合金板焊接的氣體保護裝置包括底座1、接氣管5和充氣室4；充氣室4通過接氣管5與焊接設備氣瓶連接，充氣室4為兩端封閉的弧形筒，弧形筒口部焊接在底座1下表面上，底座1上表面中心設置有縱向的焊縫預裝槽2，焊縫預裝槽2的兩側壁上分別設置有多個針式出氣孔3，多個針式出氣孔3均與充氣室4連通，安裝時焊縫預裝槽2緊貼工件焊縫處。

多個針式出氣孔3沿底座1的縱向排列。

該工藝方法的具體步驟如下：

第一步，焊接前工藝準備；

采用機械加工形成工件焊接窄坡口，焊前清理，耐高溫阻燃膠帶粘接工件結合面，將氣體保護裝置與工件焊縫貼合，使氣體保護裝置上的焊縫預留槽與工件焊縫密封；

第二步，過程焊接；采用兩面對稱焊，對工件的兩面均進行打底焊、分層焊和蓋面焊；焊接過程中焊槍離焊件表面距離盡量小，焊槍操作要平衡均勻，不作擺動，當需要擺動時，頻率要低，擺動幅度不宜過大；其中工件打底層焊接完成后仍繼續充氬氣，直至第二層焊接完畢；分層焊時，工件焊縫層間溫度控制在60℃以下，蓋面層焊接母材兩側各熔1～2mm，焊趾要齊，焊縫高度控制在2～3mm；

第三步，返處理；焊縫不符合要求時要進行返處理，對表面顏色不合格的應全部去除，檢查合格后進行層間清理，用硬質合金刮刀或合金銼刀修整平高出的接頭，用不銹鋼絲刷清理焊縫及母材兩測除去氧化膜，直到焊縫符合要求為止；

第四步，焊縫外觀檢驗和力學性能檢測。

第一步焊接前工藝準備中，所述焊前清理是指，清理工件兩側20～30mm的氧化膜，直至露出金屬光澤為止，然后清洗工件及焊絲表面的手印、有機物質和油污，清理完后應盡量縮短存放時間。

第一步焊接前工藝準備中，所述工件焊接窄坡口：當板材厚度≥12mm的板材，采用雙X型窄坡口，坡口角度為≤60°，試件鈍邊為≤2mm；當板材厚度≤5mm的板材，采用V型窄坡口,坡口角度為≤30°；當板材厚度5～12mm的板材，窄坡口的坡口角度為≤45°。