[发明专利]一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接方法，尤其是一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法。

背景技术

航空产品轻量化要求越来越高，钛合金组件的应用也越来越广泛。如某航空发动机的压气机转子组件为TC11钛合金，作用是连接各级静子叶片，其结构如图1所示。该零件由六级压气机盘通过五条焊缝连接而成，其中焊缝Ⅰ的焊缝深度要求为7mm，焊缝Ⅱ～焊缝Ⅴ的焊缝深度要求为5mm。由于焊枪和加工刀具无法进入，若采用电子束焊的穿透焊方法，无法实现焊缝背面的焊后缺陷修理以及内腔中金属飞溅的清理。因此每条焊缝带有衬板8结构，如图1中的5所示，作用是聚集电子束焊过程排出的气孔等缺陷。压气机转子组件要求焊后六个压气机盘的同轴度要求≤0.20mm，并保证焊透深度，并将气孔等缺陷排除到衬板底部。由于产品具有整体刚性较差，同轴度要求高，装配间隙严格，焊缝数量较多等特点，因此焊后产品的整体同轴度难以保证，焊缝气孔容易超标。

发明内容

本发明的目的是提供一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法，该方法可以有效控制零件整体变形，保证焊后组件的同轴度要求。

本发明的具体技术方案为，所述的焊接方法包括以下步骤：

1.电子束焊前对压气机盘进行常规的酸洗和去氢处理，并在24小时内实施电子束焊接；

2.将各级压气机盘进行逐级装入，装配后焊缝处间隙≤0.05mm；

3.采用电子束焊对Ⅰ～Ⅴ处进行定位焊，定位焊工艺参数为：

均匀对称定位4段

加速电压：150Kv

焊接电流：1.5～5.0mA

聚焦电流：2400～2600mA

焊接速度：8～20mm/s

工件距焊枪距离：200～600mm

4.采用电子束焊对Ⅰ～Ⅴ处进行电子束焊接，首先按焊缝Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ的顺序对每道焊缝进行封焊,封焊的参数为:

加速电压：150Kv

焊接电流：0.2～2mA

聚焦电流：2300～2600mA

焊接速度：8～20mm/s

工件距焊枪距离：200～600mm

然后按焊缝Ⅱ→Ⅳ→Ⅰ→Ⅲ→Ⅴ的顺序进行正式焊接,正式焊接的参数为:

加速电压：150Kv

焊接电流：4.0～10mA

聚焦电流：2200～2550mA

焊接速度：8～20mm/s

工件距焊枪距离：200～600mm

5.焊后进行常规的去应力热处理，以消除应力；

6..对焊缝区进行CT检验，整个焊缝内部不允许有裂纹、未焊透、未熔合的情况，除衬板区外不允许有气孔，衬板区内单个气孔的尺寸≤1.5mm；气孔间最小间距为2D，其中D为最大气孔的尺寸；100mm长焊缝上气孔和未熔合不超过3个；若以上指标有任一不符合，视为焊接不合格，进行补焊；

7.最终检验，对产品焊接后的同轴度进行检验。

本发明通过上述电子束焊工艺，对压气机转子的五条焊缝进行焊接。采用合理的焊接顺序和焊接参数，控制焊接变形及焊缝质量，克服了产品整体刚性差、焊接量较大、焊接变形难以控制等技术难点，保证焊缝质量，满足设计要求。焊后产品的CT探伤检验后满足要求，并且六级压气机盘的同轴度满足≤0.20mm的要求。

附图说明

图1为压气机转子组件的结构示意图。

具体实施方式

如图所示，一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法包括以下步骤：

1.电子束焊前对压气机盘进行常规的酸洗和去氢处理，并在24小时内实施电子束焊接；

2.将各级压气机盘进行逐级装入，装配后焊缝处间隙≤0.05mm；

3.采用电子束焊对Ⅰ～Ⅴ处进行定位焊，定位焊工艺参数为：

均匀对称定位4段

加速电压：150Kv

焊接电流：1.5～5.0mA

聚焦电流：2400～2600mA

焊接速度：8～20mm/s

工件距焊枪距离：200～600mm

4..采用电子束焊对Ⅰ～Ⅴ处进行电子束焊接，首先按焊缝Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ的顺序对每道焊缝进行封焊,封焊的参数为:

加速电压：150Kv

焊接电流：0.2～2mA

聚焦电流：2300～2600mA

焊接速度：8～20mm/s

工件距焊枪距离：200～600mm