空氣環(huán)境下中小厚度鈦合金熔化焊接氣體保護(hù)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種空氣環(huán)境下中小厚度鈦合金熔化焊接氣體保護(hù)裝置，包括焊縫正面氣體保護(hù)裝置、焊縫背面氣體保護(hù)裝置和焊縫定位緊固裝置，焊縫正面氣體保護(hù)裝置設(shè)置在焊縫正面對焊縫正面焊后焊縫高溫區(qū)域提供惰性氣體保護(hù)，焊縫背面氣體保護(hù)裝置設(shè)置在焊縫背面對焊縫背面提供惰性氣體保護(hù)，焊縫定位緊固裝置將待焊零件裝夾緊固在焊縫背面氣體保護(hù)裝置上方。本發(fā)明通過正面和反面保護(hù)裝置的使用，在普通大氣環(huán)境下熔化焊接鈦合金材料，焊接過程中通過正反面保護(hù)裝置在焊縫高溫區(qū)域釋放保護(hù)性氣體，從而使焊縫高溫區(qū)域與空氣隔離，防止焊縫區(qū)的高溫鈦合金與空氣中的成分反應(yīng)（氧化氮化）而影響焊縫質(zhì)量。
【專利說明】空氣環(huán)境下中小厚度鈦合金熔化焊接氣體保護(hù)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鈦合金熔化焊接過程的焊縫保護(hù)技術(shù)，尤其涉及一種空氣環(huán)境下中小厚度鈦合金熔化焊氣體保護(hù)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦合金化學(xué)性質(zhì)活潑，焊接過程中的焊接熔池及熔合后的焊縫高溫區(qū)金屬極容易與空氣中的氮、氧、氫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，嚴(yán)重降低焊縫區(qū)域的力學(xué)性能，對于在空氣環(huán)境下熔焊材料厚度在5mm以下的中小厚度鈦合金來說，氬弧焊、高能束焊等熔焊方法的常規(guī)保護(hù)工藝難以達(dá)到理想的保護(hù)效果，目前主要通過兩種方法改善。一種是在真空環(huán)境下進(jìn)行焊接，比如在真空室中進(jìn)行氬弧焊和電子束焊。另一種是在大氣環(huán)境下進(jìn)行，通過調(diào)整焊槍的保護(hù)氣體流量，擴大保護(hù)氣覆蓋的范圍，降低焊接速度，使用小焊接規(guī)范等工藝措施提高焊接保護(hù)效果。
[0003]這兩種鈦合金焊接保護(hù)方法存在以下缺點:
[0004]I)第一種真空環(huán)境焊接，需要真空室和抽真空系統(tǒng)，保護(hù)效果好，但是焊接成本高，焊接過程需要抽真空，焊接工作完成時間長，同時真空室的體積與焊接件的大小不容易匹配，造成焊接成本或生產(chǎn)效率的問題。
[0005]2)第二種能夠起到一定的阻止空氣，保護(hù)焊接后的鈦合金高溫金屬，阻止氧化氮化的作用，但是保護(hù)效果不夠理想。焊槍噴出的惰性保護(hù)氣體主要位于焊縫正面熔池及熱影響區(qū)周圍，并隨著焊槍及熔池一起移動，焊縫長度隨著焊接的進(jìn)行逐漸增長，當(dāng)溫度高于200攝氏度的焊縫金屬移出焊接氣體保護(hù)范圍，就會迅速氧化、氮化，而焊縫背面由于沒有惰性氣體保護(hù)，性能降低更加劇烈。因此確認(rèn)鈦合金焊縫是否氧化氮化是鈦合金焊縫檢驗標(biāo)準(zhǔn)中的一項重要內(nèi)容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述問題，本發(fā)明目的在于提供一種空氣環(huán)境下鈦合金熔化焊接氣體保護(hù)裝置，在非真空環(huán)境下，在焊接過程中使用該氣體保護(hù)裝置，排開高溫焊縫能夠接觸到的空氣，對焊縫正面、背面同時施行惰性氣體保護(hù)，從而防止鈦合金在高溫狀態(tài)下氧化、氮化、氫脆的發(fā)生，起到了非常好的保護(hù)效果。本裝置能夠適用于各種不同的焊接接頭結(jié)構(gòu)形式，適應(yīng)性強。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0008]一種空氣環(huán)境下中小厚度鈦合金熔化焊接氣體保護(hù)裝置，包括焊縫正面氣體保護(hù)裝置、焊縫背面氣體保護(hù)裝置和焊縫定位緊固裝置，焊縫正面氣體保護(hù)裝置設(shè)置在焊縫正面對焊縫正面焊后焊縫高溫區(qū)提供惰性氣體保護(hù)，焊縫背面氣體保護(hù)裝置設(shè)置在焊縫背面對焊縫背面提供惰性氣體保護(hù)，焊縫定位緊固裝置將待焊零件裝夾緊固在焊縫背面氣體保護(hù)裝置上方。這樣連同焊槍噴嘴提供的保護(hù)焊接熔池的惰性保護(hù)氣體，分三路在焊縫高溫區(qū)的全方位提供焊縫保護(hù)，能夠有效的隔絕空氣，保護(hù)效果良好。同時在焊縫緊固裝置的配合下能夠有效固定焊接區(qū)域，保證焊縫正背面保護(hù)裝置的使用效果。
[0009]所述焊縫正面氣體保護(hù)裝置為一拖罩，拖罩上設(shè)置惰性氣體進(jìn)氣口，焊接時拖罩罩于焊縫正面上方，在焊縫正面形成惰性氣體保護(hù)空間，拖罩上設(shè)有套接在焊槍噴嘴外的套孔。拖罩上有套孔，焊接前套在焊槍的噴嘴外面，焊接時跟隨焊槍一起移動，同時將焊接后的焊縫金屬覆蓋在其下方，通過惰性氣體進(jìn)氣口將惰性氣體通入拖罩內(nèi)，焊接時焊縫正面氣體保護(hù)裝置隨焊槍一起移動，不斷將焊縫高溫區(qū)金屬納入拖罩及其內(nèi)部的惰性氣體的覆蓋下，多余的惰性氣體從拖罩下部與焊件之間的縫隙流出，阻止了空氣侵入拖罩內(nèi)部。
[0010]所述拖罩為五面體金屬拖罩。
[0011 ] 所述惰性氣體進(jìn)氣口設(shè)置在拖罩頂部中間。進(jìn)氣口設(shè)置的位置使惰性氣體能夠由頂端向下擴散，有利于焊縫正面上方保護(hù)氣體空間。
[0012]所述拖罩內(nèi)設(shè)置一網(wǎng)狀隔斷。網(wǎng)狀隔斷進(jìn)一步將頂部接入并擴散到拖罩內(nèi)的惰性氣體均勻散布于拖罩內(nèi)部各處。
[0013]所述網(wǎng)狀隔斷是金屬網(wǎng)狀隔斷。金屬網(wǎng)格的孔的直徑小于01mm，以便分割均布流入的惰性保護(hù)氣體，使惰性氣體均布在保護(hù)拖罩下部。
[0014]所述焊縫背面氣體保護(hù)裝置是形狀與焊縫背面形狀一致的金屬襯板，金屬襯板上設(shè)置多個導(dǎo)氣孔，導(dǎo)氣孔沿金屬襯板中心分布，金屬襯板內(nèi)部設(shè)置惰性氣體通氣導(dǎo)管，惰性氣體通氣導(dǎo)管走向與焊縫一致且位于焊縫的正下方，通氣導(dǎo)管與導(dǎo)氣孔貫通。
[0015]所述金屬襯板對應(yīng)焊縫的位置設(shè)置有金屬通槽。用于焊縫背面的金屬的高溫保護(hù)和焊縫的反透成型。待焊零件通過焊縫定位緊固裝置壓緊在焊縫背面氣體保護(hù)裝置上方，在焊接過程中向通氣導(dǎo)管內(nèi)通一定流量的惰性氣體，惰性氣體流經(jīng)“焊縫背面氣體保護(hù)裝置”中心的導(dǎo)氣孔并進(jìn)入金屬通槽，就充滿焊縫背面的隙，在焊接過程中焊縫背面始終全部處于惰性氣體的保護(hù)中。
[0016]惰性氣體通氣導(dǎo)管在焊接結(jié)束焊縫溫度低于100攝氏度后停止通入惰性氣體。
[0017]所述焊縫定位緊固裝置為螺栓壓緊壓板或杠桿頂緊壓板。焊縫定位緊固裝置主要是用于將待焊接零件貼緊固定在“焊縫背面氣體保護(hù)裝置”上方，保證焊縫與“焊縫背面氣體保護(hù)裝置”上的導(dǎo)氣孔及金屬通槽對正，可根據(jù)焊縫的不同結(jié)構(gòu)設(shè)計不同的貼合緊固方式。直線焊縫可設(shè)計成螺栓壓緊壓板、杠桿頂緊壓板等定位緊固方式，確保焊接的穩(wěn)定性以及正背面保護(hù)效果。
[0018]通過正面和反面保護(hù)裝置的使用，在普通大氣環(huán)境下熔化焊接鈦合金材料，焊接過程中通過正反面保護(hù)裝置在焊縫高溫區(qū)域釋放保護(hù)性氣體，從而使焊縫高溫區(qū)域與空氣隔離，防止焊縫區(qū)的高溫鈦合金與空氣中的成分反應(yīng)(氧化氮化)而影響焊縫質(zhì)量。這種保護(hù)方案結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，實用性強，成本低廉，能夠滿足鈦合金焊接的保護(hù)要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明實施例的空氣環(huán)境下中小厚度鈦合金熔化焊接氣體保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。[0021]如圖1所示，一種空氣環(huán)境下鈦合金熔化焊接氣體保護(hù)裝置，包括焊縫正面氣體保護(hù)裝置1、焊縫背面氣體保護(hù)裝置2和焊縫定位緊固裝置3，焊縫正面氣體保護(hù)裝置I設(shè)置在焊縫正面對焊縫正面焊后焊縫提供惰性氣體保護(hù)，焊縫背面氣體保護(hù)裝置2設(shè)置在焊縫背面對焊縫背面提供惰性氣體保護(hù)，焊縫定位緊固裝置3將待焊零件4裝夾緊固在焊縫背面氣體保護(hù)裝置2上方。
[0022]焊縫正面氣體保護(hù)裝置I是一五面體金屬拖罩11，底面為空，底面邊緣輪廓線與焊縫正面形狀及走勢一致。拖罩11幾何輪廓約為長300mm、寬30mm、高20mm左右，拖罩11前端設(shè)置有套孔，焊接前套在焊槍5的噴嘴外面，焊接時跟隨焊槍5—起移動，同時將焊接后的焊縫金屬覆蓋在其下方。拖罩11頂部中間位置設(shè)惰性氣體進(jìn)氣口 12，焊接前通過進(jìn)氣軟管13通一定時長惰性氣體用以排出拖罩11內(nèi)部的空氣，焊接過程惰性氣體以一定流量接入拖罩11，由頂端向下擴散開。拖罩11內(nèi)部中間橫截面位置設(shè)置細(xì)格金屬網(wǎng)隔斷14，細(xì)金屬網(wǎng)隔斷14進(jìn)一步將頂部接入并擴散到金屬拖罩11內(nèi)的惰性氣體6均勻散布于拖罩11內(nèi)部各處，金屬網(wǎng)格的孔的直徑小于01.0mm。焊縫正面氣體保護(hù)裝置I隨焊槍5 —起移動，不斷將焊縫高溫區(qū)金屬納入金屬拖罩11及其內(nèi)部的惰性氣體的覆蓋下，多余的惰性氣體從拖罩11下部與焊件之間的縫隙流出，阻止了空氣侵入拖罩11內(nèi)部。當(dāng)焊縫正面氣體保護(hù)裝置I移開后，焊縫金屬溫度已降至能夠引起鈦合金劇烈化學(xué)反應(yīng)的溫度以下。焊縫正面氣體保護(hù)裝置I配合焊槍5的保護(hù)氣噴嘴共同在高溫焊縫正面施放惰性氣體，從而能夠起到良好的保護(hù)效果。
[0023]焊縫背面氣體保護(hù)裝置2是形狀與焊縫背面形狀一致的多孔金屬襯板21，多個導(dǎo)氣孔22沿金屬襯板中心分布,孔直徑0.2mm,孔間距30-50mm,金屬襯板21內(nèi)部全長范圍內(nèi)置通氣導(dǎo)管23，通氣導(dǎo)管23走向與焊縫一致且位于焊縫的正下方，通氣導(dǎo)管23與導(dǎo)氣孔22貫通；金屬襯板21中心與焊縫裝配面一側(cè)設(shè)置寬IOmm,深2mm的金屬通槽24,用于焊縫背面的金屬反透與成型，待焊接零件4通過焊縫定位緊固裝置3壓緊在焊縫背面氣體保護(hù)裝置上方，焊縫背面均布導(dǎo)氣孔和焊縫背面成型槽，在焊接過程中向通氣導(dǎo)管23內(nèi)通一定流量的惰性氣體，惰性氣體流經(jīng)焊縫背面氣體保護(hù)裝置2中心的導(dǎo)氣孔22和金屬通槽24充滿焊縫背面的隙，在焊接過程中焊縫背面始終全部處于惰性氣體的保護(hù)中，焊接結(jié)束焊縫溫度低于100攝氏度后停止供背面保護(hù)氣。
[0024]當(dāng)焊縫為直縫時，焊縫定位緊固裝置3為螺栓壓緊壓板或杠桿頂緊壓板。焊縫正面氣體保護(hù)裝置I內(nèi)通惰性氣體，焊縫正面氣體保護(hù)裝置I跟隨焊槍5 —起移動，將焊接完成的高溫區(qū)金屬覆蓋，在焊槍逐漸移動的過程中焊接后的焊縫金屬逐漸冷卻，當(dāng)溫度低于100攝氏度以后就不再需要氣體保護(hù)。焊縫背面使焊縫背面氣體保護(hù)裝置2，焊縫背面氣體保護(hù)裝置2形狀與焊道形狀一致，焊縫背面氣體保護(hù)裝置2貼于焊道背面，焊縫背面氣體保護(hù)裝置2內(nèi)部有貫通的通氣導(dǎo)管23，導(dǎo)氣孔22沿焊道分布，通過導(dǎo)氣孔22將惰性氣體釋放到焊縫背面，在整個焊接過程中對焊縫背面實施氣體保護(hù)。通過焊縫定位緊固裝置3，將待焊接零件緊固裝卡在焊縫背面氣體保護(hù)裝置2上。用壓板在靠近焊道中心區(qū)域?qū)φ龎壕o焊縫，壓板壓緊位置位于焊縫熱影響區(qū)以外，即距焊縫中心20mm以外，既提高了焊縫的裝配質(zhì)量，同時提高了焊縫背面氣體保護(hù)裝置2的保護(hù)效果。
【權(quán)利要求】
1.一種空氣環(huán)境下中小厚度鈦合金熔化焊接氣體保護(hù)裝置，其特征在于，包括焊縫正面氣體保護(hù)裝置、焊縫背面氣體保護(hù)裝置和焊縫定位緊固裝置，焊縫正面氣體保護(hù)裝置設(shè)置在焊縫正面對焊縫正面焊后焊縫高溫區(qū)域提供惰性氣體保護(hù)，焊縫背面氣體保護(hù)裝置設(shè)置在焊縫背面對焊縫背面提供惰性氣體保護(hù)，焊縫定位緊固裝置將待焊零件裝夾緊固在焊縫背面氣體保護(hù)裝置上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣環(huán)境下中小厚度鈦合金熔化焊接氣體保護(hù)裝置，其特征在于，所述焊縫正面氣體保護(hù)裝置為一拖罩，拖罩上設(shè)置惰性氣體進(jìn)氣口，焊接時拖罩罩于焊縫正面上方，在焊縫正面形成惰性氣體保護(hù)空間，拖罩上設(shè)有套接在焊槍噴嘴外的套孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣環(huán)境下中小厚度鈦合金熔化焊接氣體保護(hù)裝置，其特征在于，所述拖罩為五面體金屬拖罩。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣環(huán)境下中小厚度鈦合金熔化焊接氣體保護(hù)裝置，其特征在于，所述惰性氣體進(jìn)氣口設(shè)置在拖罩頂部中間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空氣環(huán)境下中小厚度鈦合金熔化焊接氣體保護(hù)裝置，其特征在于，所述拖罩內(nèi)設(shè)置一網(wǎng)狀隔斷。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的空氣環(huán)境下中小厚度鈦合金熔化焊接氣體保護(hù)裝置，其特征在于，所述網(wǎng)狀隔斷是金屬網(wǎng)狀隔斷。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣環(huán)境下中小厚度鈦合金熔化焊接氣體保護(hù)裝置，其特征在于，所述焊縫背面氣體保護(hù)裝置是形狀與焊縫背面形狀一致的金屬襯板，金屬襯板上設(shè)置多個導(dǎo)氣孔，導(dǎo)氣孔沿金屬襯板中心分布，金屬襯板內(nèi)部設(shè)置惰性氣體通氣導(dǎo)管，惰性氣體通氣導(dǎo)管走向與焊縫一致且位于焊縫的正下方，通氣導(dǎo)管與導(dǎo)氣孔貫通。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣環(huán)境下中小厚度鈦合金熔化焊接氣體保護(hù)裝置，其特征在于，所述金屬襯板對應(yīng)焊縫的位置設(shè)置有金屬通槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的空氣環(huán)境下中小厚度鈦合金熔化焊接氣體保護(hù)裝置，其特征在于，惰性氣體通氣導(dǎo)管在焊接結(jié)束焊縫溫度低于100攝氏度后停止通入惰性氣體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣環(huán)境下中小厚度鈦合金熔化焊接氣體保護(hù)裝置，其特征在于，所述焊縫定位緊固裝置為螺栓壓緊壓板或杠桿頂緊壓板。
【文檔編號】B23K9/16GK103722279SQ201310659944
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】杜昊龍 申請人:北京航星機器制造有限公司