[发明专利]一种用于钛及钛合金冷弧焊焊接的方法

说明书

技术领域

本发明属于焊接技术领域，尤其涉及到一种用于钛及钛合金冷弧焊焊接的方法。 

背景技术

目前常用钛及钛合金的焊接方法主要为钨极氩气保护焊(TIG)、熔化极惰性气体保护焊(MIG)、等离子焊(PAW)等，然而上述焊接方法的热输入比较大，对于焊缝分布交叉、密集的大型钛及钛合金结构件，焊接变形、焊接内应力大造成裂纹等问题都很难解决，同时热输入量大，导致焊缝以及热影响区的性能也会下降。因此急需一种更低热输入量的焊接工艺方法来进一步提高产品及焊缝质量。 

冷弧焊焊接方法是一种新型焊接技术，通过采用数字化电源和过程的粘密控制技术，使得在焊接过程中可大幅度降低焊接热输入量，从而显著减小焊接残余应力，焊接变形。 

冷弧焊方法第一次将送丝与焊接过程控制直接地联系起来，当数字化的过程控制监测到一个短路信号，就会反馈给送丝机，送丝机回抽焊丝，从而使得焊丝与熔滴分离，实现了无电流状态下的熔滴过渡。在这种焊接方法中，电弧自身输入热量的过程很短，短路发生，电弧即熄灭，热输入量迅速地减少。 

冷弧焊方法由于出现的比较晚，针对目前材料的焊接工艺技术研究正在积极进行中，在美国、欧洲和日本，冷弧焊焊接技术多应用在铝合金薄板，铝合金薄板和镀锌钢板之间的连接，其焊后变形明显降低，焊缝成型良好。 

冷弧焊焊接方法应用在钛及钛合金材料的焊接还是空白。 

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种用于钛及钛合金冷弧焊焊接的方法，该方法通过大量焊接试验确定钛及钛合金冷弧焊宜采用的焊接模式、焊接保护气种类、焊接飞溅控制、焊接坡口的设计、焊接工艺参数等方面参数，解决了钛及钛合金在焊接过程中产生的变形，解决了焊缝残余应力大容易出现冷裂纹等问题，提高了产品质量。 

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案： 

所述的一种用于钛及钛合金冷弧焊焊接的方法包含焊接坡口设置、焊接模式、保护性气体选择、焊接过程中的飞溅控制和焊接工艺参数制定五个步骤，五个步骤分述如下： 

I、焊接坡口设置 

焊接坡口设置分为I型坡口、V型坡口和U型坡口，三种坡口的相关参数是：钛及钛合金板厚t、坡口间隙b、坡口斜角α、坡口倾角β； 

当t＜2mm时采用I型坡口，b＝0～1mm； 

当t＝2～13mm时采用V型坡口，b＝1～3mm，α＝15°～45°； 

当t＞13mm时采用U型坡口，b＝2～4mm，β＝8°～12°，坡口圆角R设定为3mm； 

II、焊接模式 

当t不大于3mm时采用冷弧焊CMT对接焊焊接模式； 

当t大于3mm时采用冷弧脉冲焊CMT+P对接焊焊接模式； 

当实施角接焊接时t不论其厚度大小均采用冷弧脉冲焊CMT+P角接焊焊接模式； 

III、保护性气体选择 

保护性气体性质不同，焊接时的电弧形态、熔滴过渡和焊缝成形也不同，对焊接结果有直接影响；钛及钛合金焊接采用保护性气体为He+Ar混合气，He+Ar混合气按体积百分比混合的比例是：50～80％的He、20～50％的Ar； 

采用He+Ar混合气保护时，冷弧焊CMT焊接模式和冷弧脉冲焊CMT+P焊接模式的对接焊或角接焊，焊缝均能获得良好成形，焊接过程稳定，且飞溅较少； 

IV、焊接过程中的飞溅控制 

焊接过程的飞溅除受保护气影响外主要受弧长校正、脉冲校正或动态校正的影响，当弧长校正、脉冲校正或动态校正均为正偏差时，则焊接飞溅较小；弧长校正、脉冲校正或动态校正的设置在对接焊缝焊接过程中受焊枪角度、焊接坡口间隙等因素影响；弧长校正控制在0～20％之间，脉冲校正或动态校正控制在0～2.0之间； 

V、焊接工艺参数制定 

角接焊和对接焊的焊接工艺参数制定有所不同，分述如下： 

i)、角接焊 

横焊时，送丝速度6.0～8.5m/min，焊接速度35～75cm/min； 

立焊时，送丝速度5.5～7.5m/min，焊接速度45～85cm/min； 

上述横焊或立焊时的弧长校正0～20％，脉冲校正0～2.0，焊丝规格Φ1.2mm，采用He+Ar混合保护气； 

ii)、对接焊