專利名稱：金屬部件鎢惰性氣體(tig)焊接法活性劑的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬部件的焊接，特別涉及航空領(lǐng)域，而且特別涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng) 機(jī)領(lǐng)域金屬部件的焊接。
背景技術(shù)：
TIG (鉤惰性氣體)焊接法可以通過(guò)電弧來(lái)焊接金屬部〗牛。TIG焊接法是一種采用 不熔化電極的電弧焊接法。
如圖1所示，電弧61是在焊槍60 (其電位為負(fù))和第一金屬部件l (其電位為正) 之間形成的。第一金屬部件1與第二金屬部件2相接觸，兩個(gè)部件彼此焊接在一起。 焊槍60靠近第一部件1，電位差產(chǎn)生電弧61。電弧所提供的能量使得金屬部件l, 2的 溫度升高，造成局部熔化并隨著冷卻而形成焊接。然而，當(dāng)金屬部件很厚時(shí)，熱透 深度可能會(huì)不夠充分，影響有效焊接。
如果厚度不均勻，焊接作業(yè)會(huì)引起焊縫質(zhì)量變化，在較薄區(qū)域，焊接質(zhì)量總體 良好，而相反，在較厚部位，則焊接質(zhì)量較差。
為了改善較厚區(qū)域的焊接質(zhì)量，可以增加電弧的功率。但是，在較薄區(qū)域適用
高功率的焊槍，有可能會(huì)弓胞部件變形，在戶脫部件上造成透熱深度過(guò)大的;嫁。 結(jié)果造成變形的部件無(wú)法修理，最終必須淘汰。
為了焊接厚度不等的部件，可以提前在較厚區(qū)域進(jìn)行倒角，這樣，部件沿焊接 區(qū)域的厚度減小，取得一致。 一旦部件采用焊接電弧進(jìn)行了焊接，在焊接部件上提 供物質(zhì)，從而形成物質(zhì)堆積，后者在倒角作業(yè)期間被清除。這個(gè)步驟稱之為填充， 可以使得被焊接部件恢復(fù)到其倒角作業(yè)前的原始形式。
這種技術(shù)目前用來(lái)焊接渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中間殼體較厚的臂部，然而，焊接這種 金屬部件的準(zhǔn)備工作相當(dāng)大，很花時(shí)間。此外，由于熱應(yīng)力，在填充作業(yè)期間，部 件很可能會(huì)變形。因此，采用這種焊接技術(shù)非常困難，不適合大規(guī)模的生產(chǎn)作業(yè)。
為了改善焊接熱在部件內(nèi)的熔深，從而使得較厚部件得到焊接，已知的方法是 〈OT—種活性電弧焊接方法，稱之為ATIG (活性鉤惰性氣體焊接法)，其包括在擬焊 接部件上應(yīng)用電弧之前涂覆一道熔深或活性焊接劑，所述焊接劑主要由氯化物和氟 化物組成。這種焊接劑會(huì)通過(guò)收縮而直接在電弧寬度上產(chǎn)生影響。在所應(yīng)用能量相 同情況下，可以增加表面能量，改善部件的透熱深度。
所屬領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員都非常了解這種熔深焊接劑，諸如E1傲這樣的商標(biāo)名
稱。通常，擬焊接的較厚部件在焊槍通過(guò)之前要沿其整個(gè)長(zhǎng)度、凃覆焊接劑。
然而，由于航空部件的制造成本很高，據(jù)本發(fā)明人所知，ahg焊接由于其涉
及到的風(fēng)險(xiǎn)，不能廣泛應(yīng)用于航空領(lǐng)域。
發(fā)明專利內(nèi)容 本發(fā)明的發(fā)明目的是改進(jìn)金屬部件的焊接技術(shù)。 本發(fā)明提出了兩個(gè)金屬部件的焊接方法，其中.-金屬部件彼此相抵在焊接位置，所述部件分別沿其焊接表面接觸，至少其中一
個(gè)部件沿其焊接表面具有至少一個(gè)超厚區(qū)域；
通iiTIG焊槍在金屬部件的焊接表面進(jìn)行TIG焊接。
這種方法的特征在于，在進(jìn)行TIG焊接步驟前，在0M金屬部件的超厚區(qū)域局部 應(yīng)用熔深焊接劑。
熔深焊接齊懼有僅在超厚區(qū)TO部l頓TG焊接電弧的功能,熱量深深i條入金 屬部件。
根據(jù)本發(fā)明，不必提前對(duì)部件進(jìn)行倒角，這就意味著節(jié)省了時(shí)間。 其它區(qū)域則采用傳統(tǒng)方式焊接，采用M能量輸入，不會(huì)引起部件變形的風(fēng)險(xiǎn)。 這樣，由此形成的焊接是均勻的，不會(huì)因厚度不等而受到影響。 在tig焊接期間，tig焊槍iM使用恒定功率操作。
因?yàn)楹附庸β驶驈?qiáng)度不依賴于部件的厚度，本發(fā)明所提出的方法可以加決ITG焊 接作業(yè)。
在金屬部件上最好使用一個(gè)遮罩，用來(lái)4，深焊接劑能夠精確地、凃覆在金屬部 件的超厚區(qū)域上。
遮罩可以在許多部件上連續(xù)多次重復(fù)使用，與此同時(shí)仍保持相同的焊接質(zhì)量。 根據(jù)本發(fā)明所述方法的一個(gè)實(shí)施例，TIG焊槍沿所涂覆區(qū)域以第一檔速度移動(dòng)，
而后在未涂覆熔深焊接劑的區(qū)域上以第二檔速度移動(dòng)，第一檔和第二檔速度均是恒定的。
因?yàn)樵谕扛矃^(qū)域和未涂覆熔深焊擬啲鄰近區(qū)域之間提供了一個(gè)逾度區(qū)域，TIG 焊槍可以在過(guò)渡區(qū)域上以不同于所述第一檔和第二檔的速度移動(dòng)。
只要可能，在部件焊接好后，再進(jìn)行一次機(jī)械磨光作業(yè)，這種磨光可以使熔深
焊接劑的殘余痕跡得以清除。
下面結(jié)合附圖介紹本發(fā)明的實(shí)施方法，本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點(diǎn)就會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)。


圖1是根據(jù)已有技術(shù)方法的TIG電弧焊接； 圖2是渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中間殼體的后視節(jié)是圖2所示渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中級(jí)殼術(shù)5向臂部分透視圖，示出了準(zhǔn)備按已有技術(shù)進(jìn)
行焊接；
圖4是圖3所示徑向臂的剖面圖，沿4-4方向剖開(kāi)；
圖5是準(zhǔn)備根據(jù)本發(fā)明焊接的徑向臂的透視圖，所述臂在其較厚部分覆蓋了一道 熔深悍接劑；
圖6是圖5所示徑向臂的剖面圖，沿6-6方向剖開(kāi)； 圖7是根據(jù)本發(fā)明所述方法采用焊槍來(lái)焊接圖5所示徑向臂。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明特別涉及雙路式燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中間殼體內(nèi)徑向臂的焊接。圖2示出了帶 有外環(huán)箍lll、氣流間殼體構(gòu)件130—即主氣流和副氣流之間的殼體構(gòu)件一以及由鈦 基合金制成的轂120的中間殼體。徑向連接臂100將這些不同的殼體構(gòu)件連接在一起。 制造時(shí)，這個(gè)復(fù)雜部件的裝配包括將徑向臂100焊接到殼體構(gòu)件120和111上。
下面結(jié)合附圖具體介紹連接閉100的內(nèi)端101和固定到內(nèi)環(huán)箍120上的構(gòu)件111
之間的焊接。
參照?qǐng)D3和圖4，徑向連接臂100是一個(gè)沿徑向方向細(xì)長(zhǎng)中空的部件，氣動(dòng)力輪廓 帶有一個(gè)圓形前緣101BA和一個(gè)垂直于下游空氣流動(dòng)方向的平直背面101BF。徑向連 接臂100的厚度沿其周邊是直定的，其厚度變化范圍婦.5mm到7mm之間。厚度在側(cè) 面較小el，但在背部101BF最大e2。徑向連接臂100的徑向端101處的橫向表面為焊接 部位102。連接臂100位于與固定至lj外環(huán)箍120上的構(gòu)件lll處在焊離置，徑向延伸， 連接臂雨的焊接部位102位于構(gòu)件11 l上形成的焊接表面l 12上。
從圖3或圖4中可以看到已有技術(shù)的應(yīng)用。這種技術(shù)包括在背部101BF的壁上進(jìn)行 倒角C，這樣在這個(gè)位置就縮小了被焊接部分的厚度e3。厚度e3實(shí)際上等于厚度el。 因?yàn)樵谒姓麄€(gè)焊接作業(yè)中，焊接^i牛都保持一致，所以這項(xiàng)技術(shù)可以取得良好的 焊接質(zhì)量。焊接后，加工區(qū):^該修正，以重新形成氣動(dòng)力輪廓。然而，應(yīng)該注意 的是，這項(xiàng)技術(shù)的焊接作業(yè)時(shí)間太長(zhǎng)，且難以實(shí)施。
在郞和圖6中，可以看到相同的部件，但根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行了處理準(zhǔn)備。沒(méi)有采 用機(jī)加工的方法，而是在連接臂的較厚區(qū)域應(yīng)用了熔深焊接劑，所述區(qū)域?qū)嶋H上相 當(dāng)于原有技術(shù)中所加工的區(qū)域。這個(gè)區(qū)職側(cè)壁上突出的背部101BF寬度上延伸。熔 深焊接劑形成了一道焊料50。
為了將焊接劑使用到位，連接臂置于構(gòu)件lll上，在較薄部分的外表面上覆蓋了 一個(gè)遮罩。然后，使用噴霧器或毛刷將熔深焊接劑50涂覆到跨裝在連接臂1 OO和構(gòu)件l 11上 的外表面上。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員都非常熟悉這種熔深焊接劑50，諸如商標(biāo)名E1激焊接劑。 一旦連接臂100涂覆上焊接劑50，就可以撤除覆遮章。
參照?qǐng)D7， HG焊槍60非?？拷附訁^(qū)域，也就是說(shuō)，連接臂100和構(gòu)件111之間 的接觸面。在焊槍60和裝配件的外表面之間形成一道電弧61 。
當(dāng)在焊槍60和未涂有烙深焊接劑50的連接臂100較薄部分之間形成電弧61時(shí)，電 弧61產(chǎn)生的熱量會(huì)擴(kuò)散幾個(gè)毫米。其功率可用來(lái)限制其變形。
當(dāng)在焊槍60和涂有熔深焊接劑50的連接臂100較厚部分之間形成電弧61時(shí)，電弧 61產(chǎn)生的熱量會(huì)在熔深焊接劑50和其粒子62的作用下向縱深擴(kuò)散，如圖7所示。與未 涂有熔深焊接劑50的較薄部位相比，可以焊接的厚度增加了 。
熱量的集中補(bǔ)償了局部厚度的增加，保證了連接臂100在環(huán)箍構(gòu)件上的均勻焊 接。均勻焊接降低了裝配件在焊接連接部位斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。
焊槍60連續(xù)穿體接臂。TIG焊槍在涂覆區(qū)域上方以第一檔速度移動(dòng)，在未涂有
熔深焊接劑的區(qū)域以第二檔速度移動(dòng)，第一檔和第二檔速度是恒定的。
焊槍60的移動(dòng)速度以參數(shù)形式表示，這樣，當(dāng)電弧61接近焊接部位的較厚部分
和較薄部分之間的過(guò)渡部分(T)時(shí)，移動(dòng)速度則會(huì)降低，從而增加了該過(guò)渡區(qū)域(T)
的局部表面能量，如圖7所示。
焊槍60自動(dòng)控制，縮短了焊接時(shí)間，方便了每個(gè)連接臂100上的焊接再現(xiàn)性。 當(dāng)HG焊接作業(yè)結(jié)束后，進(jìn)行表面^t布加工，使得部件一些部位可能出現(xiàn)的空
隙得以填充，實(shí)現(xiàn)平滑。這種表面《針布作業(yè)不要求對(duì)部件100， lll進(jìn)行此前所要求
的清潔處理。在焊接作業(yè)期間燃燒的或未燃燒的殘余焊接劑50可以采用機(jī)械磨光清除。
權(quán)利要求
1. 一種焊接兩個(gè)金屬部件的方法，其包括金屬部件彼此相抵在焊接位置，所述部件分別沿其焊接表面接觸，至少其中一個(gè)部件沿其焊接表面具有至少一個(gè)超厚區(qū)域；通過(guò)TIG焊槍在金屬部件的焊接表面(v)進(jìn)行TIG焊接，所述方法包括在進(jìn)行TIG焊接步驟前，所述金屬部件的超厚區(qū)域局部應(yīng)用熔深焊接劑。
2. 根據(jù)權(quán)禾腰求l所述的方法，其特征在于，在TIG焊接期間，T1G焊槍使用恒定功率操作。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在金屬部件上使用一種遮罩，用來(lái)使 熔深焊接劑能夠精確地涂覆在金屬部件的超厚區(qū)域上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，UG焊槍沿所涂覆區(qū)域以第一檔速度 移動(dòng)，而后在為涂離深焊接齊啲區(qū)域上以第二檔鵬移動(dòng)，第一檔和第二檔速 度是恒定的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在涂覆區(qū)域和未涂覆熔深焊接齊啲鄰 近區(qū)域之間提供了一個(gè)過(guò)渡區(qū)域，TIG焊槍可以在該過(guò)渡區(qū)域上以不同于所述第 一檔和第二檔的速度移動(dòng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在部件焊接好后，再進(jìn)行一次機(jī)械磨 光作業(yè)，這種磨光可以使得熔深焊接齊啲殘余痕跡得以清除。
全文摘要
本發(fā)明涉及金屬部件鎢惰性氣體(TIG)焊接法活性劑的應(yīng)用，焊接兩個(gè)金屬部件的方法，其包括金屬部件彼此相抵在焊接位置，所述部件分別沿其焊接表面接觸，至少其中一個(gè)部件沿其焊接表面具有至少一個(gè)超厚區(qū)域；通過(guò)TIG焊槍在金屬部件的焊接表面(v)進(jìn)行TIG焊接，所述方法包括在進(jìn)行TIG焊接步驟前，所述金屬部件的超厚區(qū)域局部應(yīng)用熔深焊接劑。
文檔編號(hào)B23K9/167GK101386102SQ20081014954
公開(kāi)日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2008年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月10日
發(fā)明者大衛(wèi)·丹尼爾·索里爾, 約翰·茂赫尤, 馬修·格格恩 申請(qǐng)人:斯奈克瑪