[发明专利]一种船用钛合金厚板的振动热丝窄间隙焊接方法

说明书

本发明提供了一种船用钛合金厚板的振动热丝窄间隙焊接方法，包括以下步骤:（1）坡口加工，将厚度为20~150mm的两个钛合金试板的对接端加工成窄间隙U型坡口；（2）在焊接前，将加工成U型坡口后的钛合金试板表面进行机械打磨，然后分别用丙酮、酒精溶剂超声波清洗去除油污，干燥待用；（3）将步骤(2)中干燥后的钛合金试板测量好尺寸后置于工作台上，用夹具固定好，采用手工TIG焊进行点焊定位；（4）采用振动热丝窄间隙焊进行打底、填充、盖面；该方法选择钨极弧形摆动方式实现侧壁熔合，采用焊丝振动送进方式对熔池进行搅拌，通过对焊丝进行预热进一步提高熔敷效率。

技术领域

本发明属于金属材料焊接领域，具体涉及一种船用钛合金厚板的振动热丝窄间隙焊接方法。

背景技术

钛合金具有良好的耐蚀性、透声性和高的比强度等优点，被称为“海洋合金”。随着海洋装备的快速发展，钛合金在船舶领域、深海装备等方面的应用需求越来越大。同时，厚板钛合金的应用也越来越广泛，例如载人舱球壳是载人潜水器、万米深潜器等大厚度耐压结构件采用的钛合金板材厚度达到90mm。针对钛合金厚板焊接，电子束焊接能够实现良好的接头质量，但是电子束焊接需要在真空室内进行，大型钛合金结构件由于受尺寸限制无法进行电子束焊接。TIG窄间隙焊接方法在钛合金厚板窄间隙焊接广泛应用。

TIG窄间隙焊接焊接过程中填充量小、焊接变形和接头残余应力小、接头力学性能好。目前国内针对钛合金厚板窄间隙焊接主要是传统的TIG窄间隙焊接方法，但该方法侧壁易出现未融合，焊接效率低，焊接过程稳定性低。目前传统厚板窄间隙焊接方法主要采用焊枪横摆方式进行多层单道的填充焊接，在大厚板焊接过程中焊枪易于侧壁发生碰撞，且工艺适应性差，易出现侧壁未融合现象，效率低下。在焊接过程中主要采用冷丝作为填充材料，需要较高的线能量，熔敷效率低，影响接通。针对钛合金厚板窄间隙焊接技术，邵世单等人发明的“钛合金大厚板窄间隙焊接用TIG焊枪”主要通过将调整传统的钨极伸出长度，并采用扁形的保护气罩进行保护，单面焊接深度为60mm。张建欣等人发明的“一种钛合金厚板窄间隙TIG自动焊接工艺”采用的是传统TIG焊枪和扁形焊枪两种形式，焊枪钨极是固定不动的，焊缝铺展需要通过焊枪的横向摆动实现，且需要人工实时调节；送丝方式也是静态冷送丝。

发明内容

本发明的目的是提供一种船用钛合金厚板的振动热丝窄间隙焊接方法，该方法选择钨极弧形摆动方式实现侧壁熔合，采用焊丝振动送进方式对熔池进行搅拌，通过对焊丝进行预热进一步提高熔敷效率。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：一种船用钛合金厚板的振动热丝窄间隙焊接方法，包括以下步骤:

（1）U型坡口加工，将厚度为20~150mm的两个钛合金试板的对接端加工成窄间隙U型坡口；

（2）在焊接前，将加工成U型坡口后的钛合金试板表面进行机械打磨，然后依次用丙酮、酒精溶剂超声波清洗去除油污，干燥待用；

（3）将步骤(2)中干燥后的钛合金试板测量好尺寸后置于工作台上，用夹具固定好，采用手工TIG焊进行点焊定位；

（4）采用振动热丝窄间隙焊进行打底、填充、盖面；打底参数为：焊接电流185~200A、送丝速度1.6~1.8m/min、焊接速度18~20cm/min、焊接电压14~15V、热丝电流80~100A、焊丝振动频率30~40Hz、保护气流量25~30L/min；填充参数为：焊接电流210~280A、送丝速度3~4.5m/min、焊接速度19~22cm/min、焊接电压14~15V、热丝电流80~100A、焊丝振动频率30~40Hz、钨极摆动角度30~45°、弧摆速度80~100°/s、保护气流量25~30L/min；盖面参数为：焊接电流250~280A、送丝速度4~4.5m/min、焊接速度19~22cm/min、焊接电压14~15V、热丝电流80~100A、焊丝振动频率30~40Hz、钨极摆动角度30~45°、弧摆速度80~100°/s、保护气流量25~30L/min。