[发明专利]适用于降低钛合金TIG焊环缝气孔缺陷的方法

说明书

本发明提供了一种适用于降低钛合金TIG焊环缝气孔缺陷的方法，包括以下步骤：步骤一：对板材和锻件进行除氢处理；步骤二：清理板材和锻件表面；步骤三：清理工装夹具表面；步骤四：用夹具夹持板材和锻件；步骤五：采用TIG焊技术进行第一层焊接；步骤六：采用TIG焊技术进行第二层重熔焊接。本发明合理控制工艺参数，得到的焊接接头气孔少，机械强度高，方法操作简单且稳定性好。

技术领域

本发明涉及焊接领域，具体地，涉及一种适用于降低钛合金TIG焊环缝气孔缺陷的方法，尤其是一种适用于降低钛合金板材和锻件TIG焊环缝气孔缺陷的方法。

背景技术

得益于自身的高耐蚀性、高比强度和低密度等优点，钛合金材料已在航空航天领域中得到了越来越广泛的应用。其中，钛合金舱体作为大量使用的结构形式，主要由板材和锻件通过环缝焊接得到。由于板材与锻件的制造标准不同，两者内部组织存在差异，特别是锻件内部可能存在的缩孔和疏松容易增加熔池中氢的含量，导致焊接过程中氢气泡来不及从熔池中逸出，最终在焊缝中形成气孔缺陷。根据QJ1666A-2011I级焊缝标准，只要存在“单个气孔尺寸超标”、“相邻气孔间距超标”、“任意100mm长度焊缝区域气孔累计长度超标”、“任意100mm长度焊缝区域气孔数量超标”等四种情况的任意一种或以上，则产品焊接质量为不合格。因此，为提升产品合格率，需针对钛合金板材和锻件的对接环缝开展降低气孔的焊接方法研究。

公开号为CN106181031A的中国专利文献公开了一种铝合金激光焊接方法，包括如下步骤：步骤1：除去第一母材和第二母材上下表面上的杂质，用焊接夹具将第一母材和第二母材准确对接并夹紧；步骤2：将真空罩连接到激光焊接头上，真空罩可以在激光焊接头上旋转，焊接喷嘴与真空罩距离工件表面的距离可调；步骤3：将激光焊接头移动到工件上方，使真空罩与工件表面保持一定距离；步骤4：从真空罩的进气口供给干燥的压缩空气；步骤5：启动激光焊接系统，激光束垂直辐射工件上表面，激光束聚焦光斑大小平均分布在第一母材和第二母材上，完成焊接过程。该发明提供的焊接方法，通过局部真空的方式，减少合金的损伤进而改善接头强度的问题，但是局部真空容易导致金属沸点降低，激光能量密度较高，用于焊接时金属容易气化导致气孔和热裂纹的产生，影响接头强度。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于降低钛合金TIG焊环缝气孔缺陷的方法，包括以下步骤：

步骤一：在500℃～650℃下，对板材和锻件进行真空除氢处理1h～3h，随炉冷却至150℃～200℃后出炉空冷；

步骤二：对除氢后的板材和锻件进行焊前表面清理，去除表面的氧化膜和油污；

步骤三：对于清理后的板材和锻件表面接触的工装夹具进行表面油污清理；

步骤四：用清理后的工装夹具夹持清理后的板材和锻件；

步骤五：采用TIG焊技术对清理后的板材和锻件进行第一层焊接，焊接参数如下：焊接电流60A～70A、焊接速度20mm/min～24mm/min、焊枪惰性气体流量10L/min～15L/min、背面惰性气体流量5L/min～10L/min、保护罩惰性气体流量5L/min～10L/min，熄弧后，待冷却后再抬起焊枪，停止供气；

步骤六：采用TIG焊技术对第一层焊接后的板材和锻件进行第二层重熔焊接，焊接参数如下：电流80A～90A、焊接速度20mm/min～24mm/min、焊枪惰性气体流量10L/min～15L/min、背面惰性气体流量5L/min～10L/min、保护罩惰性气体流量5L/min～10L/min，熄弧后，待冷却后再抬起焊枪，停止供气。

优选地，所述步骤二中板材和锻件的焊前表面清理方法为：用刮刀刮削板材和锻件的焊接端面以及两侧面以清理表面氧化膜，用脱脂剂擦拭板材、锻件的焊接端面以及两侧面以去除油污；

所述步骤三中工装夹具表面油污的清理方法为：用脱脂剂擦拭工装夹具表面；