本发明涉及消除焊件气孔缺陷,尤其涉及一种用于消除钛合金锁底结构件焊接气孔的方法、产品及装置。
背景技术:
1、随着现代工业的发展,在航空航天领域对产品轻量化和高性能的需求越来越迫切。目前,发动机叶片、空间探测器贮箱等航空航天关键部件,需要服役于各种复杂工况,对材料性能和服役寿命提出了更高要求。钛合金因其优异的材料性能逐渐成为航空航天部件的关键应用材料。然而,由于钛合金本身易氧化导致焊接时气孔形成倾向大,严重影响接头的强度与寿命。因此,开展钛合金焊接性研究是非常必要的。
2、探测器贮箱的锁底结构件是探测器的关键部件之一,为满足轻量化与高性能设计,大部分采用钛合金作为基体。目前,钛合金锁底结构件主要依靠真空电子束焊接,极大地提高了产品的制造成本;同时,由于锁底结构件中垫板的结构特征,焊接时易在垫板区域出现气孔、夹杂和未熔合等焊接缺陷,影响接头的力学性能;受到钛合金本身易氧化的影响,焊接时易形成气孔缺陷,极大地影响接头的性能,对探测器的寿命具有决定性影响。为解决探测器贮箱钛合金锁底结构件的焊接问题,提出采用脉冲tig-激光复合焊对探测器贮箱钛合金锁底结构件进行了焊接,同时采用同步热场进行辅助,借助同步热场技术与脉冲频率复合作用,对焊接气孔进行消除,有效的减少了接头的气孔倾向,为获得探测器贮箱锁底结构件可靠焊接接头提供了新的方案。
技术实现思路
1、本发明提供了一种用于消除钛合金锁底结构件焊接气孔的方法、产品及装置,克服了上述现有技术之不足,其能有效解决现有钛合金锁底结构件采用真空电子束焊接存在的容易形成气孔缺陷的问题。
2、为解决上述问题,本发明技术方案之一是通过以下方式来实现的:一种用于消除钛合金锁底结构件焊接气孔的方法,包括:
3、设定同步加热板温度为600k,设定脉冲tig焊脉冲频率为250hz,参数设定后,通过同步加热板对钛合金锁底结构件进行加热,使得钛合金锁底结构件温度与同步加热板设定的加热温度一致,形成同步热场,利用设定的脉冲频率对钛合金锁底结构件进行焊接,且焊接过程中利用同步热场对钛合金锁底结构件进行实时加热,消除钛合金锁底结构件的焊接气孔。
4、上述设定脉冲tig焊脉冲频率,包括以下步骤:
5、利用不同脉冲频率对钛合金锁底结构件进行焊接;
6、对不同脉冲频率焊接后的钛合金锁底结构件进行x射线探伤,检测焊接后的气孔情况;
7、确定气孔缺陷最少的钛合金锁底结构件所对应的脉冲频率为设定的脉冲频率。
8、上述还包括对加热前的钛合金锁底结构件进行处理,其中,处理过程包括:
9、对钛合金锁底结构件进行打磨处理,并固定;其中,钛合金锁底结构件包括对接板和垫板,将对接板放置在垫板上,用夹具加紧。
10、上述还包括气孔消除,其中,消除过程包括:
11、气孔在熔池中受力情况如下式所示:
12、,
13、其中, f h为合力, f h>0时,气孔向熔池表面逸出, f h<0时,抑制气孔逸出; f为浮力; f t为熔池流动产生的推力; f g为重力; f d为液态金属粘力。
14、本发明技术方案之二是通过以下方式来实现的:一种用于消除钛合金锁底结构件焊接气孔的装置,包括激光装置、tig焊装置、同步热场装置和钛合金锁底结构件基板,激光装置包括激光器、激光焊接头和上位机,上位机、激光器和激光焊接头依次连接;tig焊装置包括tig焊枪、tig焊电源和氩气瓶,氩气瓶、tig焊电源和tig焊枪依次连接;同步热场装置包括同步加热板和温度控制器,温度控制器与同步加热板连接;钛合金锁底结构件基板固定在同步加热板上,钛合金锁底结构件基板包括垫板和两块对接板,垫板设置在两块对接板之间。
15、上述tig焊枪与钛合金锁底结构件基板之间的夹角为40°;tig焊枪的钨极尖端与激光焊接头发出的激光束光斑中心的距离为6mm;tig焊枪的钨极尖端与钛合金锁底结构件基板之间的距离为5mm。
16、本发明技术方案之三是通过以下方式实现的:一种钛合金锁底结构件焊接产品,该产品通过用于消除钛合金锁底结构件焊接气孔的方法制备得到。
17、本发明通过采用同步热场辅助下激光tig复合焊技术,消除钛合金锁底结构件焊接气孔缺陷,采用激光和tig电弧复合热源进行焊接,同时利用脉冲tig电弧对熔池的流动性进行干预(即脉冲tig电弧通过引入脉冲电流,脉冲电流的周期作用,作用在熔池区域上,促使熔池的流动性发生变化,进而对熔池的流动性进行干预),结合同步热场技术,对同步加热板进行焊前加热和焊时同步加热,实现在钛合金锁底结构件焊接时对气孔缺陷进行消除,进而减少焊接接头的气孔倾向,提高钛合金锁底结构件接头的力学性能,获得性能优异的钛合金锁底结构件。
1.一种用于消除钛合金锁底结构件焊接气孔的方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的用于消除钛合金锁底结构件焊接气孔的方法,其特征在于,设定脉冲tig焊脉冲频率,包括以下步骤:
3.根据权利要求1所述的用于消除钛合金锁底结构件焊接气孔的方法,其特征在于,还包括对加热前的钛合金锁底结构件进行处理,其中,处理过程包括:
4.根据权利要求1所述的用于消除钛合金锁底结构件焊接气孔的方法,其特征在于,还包括气孔消除,其中,消除过程包括:
5.一种用于消除钛合金锁底结构件焊接气孔的装置,其特征在于,包括激光装置、tig焊装置、同步热场装置和钛合金锁底结构件基板,激光装置包括激光器、激光焊接头和上位机,上位机、激光器和激光焊接头依次连接;tig焊装置包括tig焊枪、tig焊电源和氩气瓶,氩气瓶、tig焊电源和tig焊枪依次连接;同步热场装置包括同步加热板和温度控制器,温度控制器与同步加热板连接;钛合金锁底结构件基板固定在同步加热板上,钛合金锁底结构件基板包括垫板和两块对接板,垫板设置在两块对接板之间。
6.根据权利要求5所述的用于消除钛合金锁底结构件焊接气孔的装置,其特征在于,tig焊枪与钛合金锁底结构件基板之间的夹角为40°;tig焊枪的钨极尖端与激光焊接头发出的激光束光斑中心的距离为6mm;tig焊枪的钨极尖端与钛合金锁底结构件基板之间的距离为5mm。
7.一种钛合金锁底结构件焊接产品,其特征在于,该产品通过权利要求1至4任一项所述的用于消除钛合金锁底结构件焊接气孔的方法制备得到。
