[发明专利]一种用于薄壁高温高强钛合金铸件的窗口蒙皮焊接方法

说明书

一种用于薄壁高温高强钛合金铸件的窗口蒙皮焊接方法，将蒙皮装配到铸件窗口上，采用氩弧焊对蒙皮进行点焊固定，保证蒙皮和铸件窗口的装配间隙不大于0.15mm，错边量不大于0.5mm，然后采用变焦点焊接方式，分为三次焊接过程对蒙皮进行电子束焊接，首先进行小束流低速电子束焊接，采用上焦点位置，然后进行大束流高速电子束焊接，采用表面焦点和上焦点位置，最后通过电子束焊接进行盖面修饰，采用上焦点位置，能够有效消除薄壁钛合金铸件窗口蒙皮焊接结构变形和焊接缺陷，解决薄壁钛合金铸件窗口蒙皮焊接过程中焊接变形较大、焊接质量较差的问题，保证了焊接后铸件的整体尺寸精度，避免了高温高强钛合金焊接裂纹的问题，提高了铸件的产品合格率。

技术领域

本发明涉及薄壁钛合金铸件窗口蒙皮焊接领域，尤其涉及一种用于薄壁高温高强钛合金铸件的窗口蒙皮焊接方法。

背景技术

航空航天海洋船舶等领域大量采用高温高强钛合金制作大开口薄壁零部件，实现结构的减重。这些耐高温、高强铸造钛合金制备大型薄壁复杂构件通常采用铸造成型，然后在铸件的窗口上焊接蒙皮。由于这些高温高强钛合金中往往含有C、Si、W、稀土等元素，因此铸件的铸造和焊接性能较差，充型不足容易产生铸造缺陷，而且材料自身焊接性较差，补焊时容易产生裂纹、气孔等焊接缺陷，使得铸件焊接难度极大，并且由于薄壁铸件刚性较差，焊接热循环作用容易产生焊接变形，影响焊后铸件的尺寸精度，从而影响薄壁精密铸件的正常使用，尤其在多窗口蒙皮与铸件精密装配焊接后，会由于蒙皮和铸件窗口焊缝位置的变形，对铸件的尺寸和焊接质量造成较大的影响，使得焊接变形和焊接缺陷难以控制，造成铸件的成品率较低，影响了产品的研制生产进度，因此，需要找到一种适合的焊接方法，解决这一技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于薄壁高温高强钛合金铸件的窗口蒙皮焊接方法，有效消除薄壁钛合金铸件窗口蒙皮焊接结构变形和焊接缺陷，解决薄壁钛合金铸件窗口蒙皮焊接过程中焊接变形较大、焊接质量较差的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于薄壁高温高强钛合金铸件的窗口蒙皮焊接方法，将蒙皮装配到铸件窗口上，采用氩弧焊对蒙皮进行点焊固定，保证蒙皮和铸件窗口的装配间隙不大于0.15mm，错边量不大于0.5mm，然后采用变焦点焊接方式，分为三次焊接过程对蒙皮进行电子束焊接，首先进行小束流低速电子束焊接，采用上焦点位置，控制焦点位于蒙皮上方10～30mm，束流1～3mA，焊接速度400～1000mm/min；然后进行大束流高速电子束焊接，采用表面焦点和上焦点位置，控制焦点位于蒙皮上方0～20mm，束流5～10mA，焊接速度1200～2000mm/min；最后通过电子束焊接进行盖面修饰，采用上焦点位置，控制焦点位于蒙皮上方10～30mm，束流1～5mA，焊接速度600～1000mm/min，焊接完成。

优选的，对蒙皮进行点焊固定后，在铸件内部设置径向补强工装，通过径向补强工装从内侧顶住铸件的内壁，以减少铸件的径向焊接变形。

优选的，所述径向补强工装包括一块中心板和多块顶板，多块顶板沿中心板的周向均匀间隔设置，顶板和中心板通过螺杆连接，以便于调整顶板和中心板之间的距离，顶板远离中心板一侧的表面形状与铸件的内壁形状相匹配。

优选的，蒙皮装配之前，采用激光切割机和砂带机对蒙皮进行切割和尺寸修正。

优选的，将铸件装夹于滚轮架上使铸件能够沿周向翻转，以实现铸件上多个不同位置窗口蒙皮的焊接。

优选的，蒙皮装配之前，在铸件内壁上与焊缝相对应的位置预先加工背面台阶。

根据上述技术方案，本发明的有益效果是：