[发明专利]一种钛合金焊接背保护装置及焊接方法

说明书

本发明涉及一种钛合金焊接背保护装置，包括冷板，冷板上开有凹槽，其特征在于：凹槽内设有可装配气体保护模块，所述可装配气体保护模块包括设于其上部中间并从其一端贯通至另外一端的第一沟槽，设于该第一沟槽的两个侧壁的外侧的第二沟槽，及连通该第一沟槽和第二沟槽的多个通孔，所述第二沟槽的两端分别连接有通气接头，以连通背保护气体。与现有技术相比，本发明的优点在于：能保证对焊缝背面起到持续均匀的保护，焊缝表面质量通过目测可达到亮银色或金色；避免了现有技术中铜管通气导致通气铜管被焊住的情况；可以实现对平‑曲焊缝、直角焊缝或曲线焊缝等诸多异型焊缝的有效气体保护。

技术领域

本发明属于材料与构件制备加工领域，具体涉及一种钛合金焊接背保护装置及焊接方法。

背景技术

钛及钛合金具有密度低、比强度高、耐蚀性能优异、焊接性能良好等诸多优点，在航空、航天、船舶、兵器、化工等领域得到广泛应用。

钨极氩弧焊是钛及钛合金焊接工艺中应用最广泛的一种，在国际上通称为TIG焊，是连接薄板金属和打底焊的主要方法。该工艺属于不熔化极气体保护焊，利用钨极和工件之间的电弧使金属熔化从而形成焊缝。焊接过程中钨极不熔化，只起保护作用。同时由焊矩的喷嘴送进氩气作保护气体。

但是，由于钛的化学活性强，随着温度的增高，其化学活性也将迅速增大，并在固态下能吸收各种气体。例如：将纯钛板加热到300℃时，在钛板表面就会吸附氢气；而加热至400℃时会吸收氧气；加热至600℃时吸收氮气，所以钛合金焊接的背面保护就显得极为重要，若焊接接头吸有氧、氮、氢等杂质元素，将使得接头的塑性和韧性急剧下降。目前，比较常用的焊接背保护方法有拖罩法和冷板法，拖罩法主要用于一些复杂焊道及一些平直焊缝不能满足要求的情况，其缺点是保护不充分，冷却效果较差；冷板法是在冷板中间开槽，槽内塞打孔的铜管通气保护，这种方法有两个弊端：一是经常发生保护气覆盖的不充分，背面严重氧化的问题，并不能起到稳定可靠的保护作用；二是有时会出现通气铜管被焊住的情况。

为解决上述冷板法所存在的缺陷，申请公布号为CN105269123A的中国发明专利申请《一种钛合金薄板的焊接装置及焊接方法》公开了一种钛合金焊接背面保护方法，属于冷板法范畴，其核心是通过单向通气方式使U型槽内充满流动的氩气，对焊缝背面形成保护，但是该方法存在以下缺陷：由于氩气密度比空气大，在敞开的U型槽内流动是呈现波浪形，即使波峰部分能使焊板背部铺满气体，但波谷部分卷入的全是空气，所以该部分不能对焊缝背面起到相应的保护作用；此外，该方法具有一定的局限性，只适合于规则的平直焊缝，且主要针对钛合金薄板。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种结构简单的钛合金焊接背保护装置，以实现钛合金的高质量、稳定焊接，防止钛合金在焊接过程中发生氧化，且该方法适用于各种规则及不规则的焊缝。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种应用有上述钛合金焊接背保护装置的焊接方法。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种钛合金焊接背保护装置，包括冷板，冷板上开有凹槽，其特征在于：凹槽内设有可装配气体保护模块，所述可装配气体保护模块包括设于其上部中间并从其一端贯通至另外一端的第一沟槽，设于该第一沟槽的两个侧壁的外侧的第二沟槽，及连通该第一沟槽和第二沟槽的多个通孔，所述第二沟槽的两端分别连接有通气接头，以连通背保护气体。

在上述方案中，所述可装配气体保护模块为平直型、L型或弧形等结构，不同结构的可装配气体保护模块可自由组合装配以实现对平-曲焊缝、直角焊缝或曲线焊缝等不规则焊缝的背保护。

作为改进，所述通气接头包括进气口和连接该进气口的两个出气口，所述两个出气口分别连接所述可装配气体保护模块两侧的第二沟槽。

再改进，所述通气接头和可装配气体保护模块通过密封胶固定在所述冷板的凹槽内。