一种轻质航空散热器“W”型结构焊接工艺控制方法与流程

本发明属于钛合金薄板，具体涉及一种轻质航空散热器“w”型结构焊接工艺控制方法。

背景技术：

1、钛及钛合金的优点是比强度大，塑性、韧性较好，并具有良好的耐热性、抗腐蚀性，首先在新型飞机和航空发动机上得到应用，随着航天事业的快速发展．在航天领域也得到了越来越广泛的应用。钛合金材料在热状态下较为活泼，所以其氩弧焊工艺特殊，氩弧焊时，吸收有害元素之后焊接接头对产品的强度有一定的影响，钛合金氩弧焊工艺与其它铝制、不锈钢制的氩弧焊工艺有一定的差异化。

2、钛及钛合金焊接接头区易受气体等杂质的污染而产生脆化，其中造成脆化的主要元素有o、n、h、c等。钛及钛合金在250℃开始吸h，300℃以上快速吸h；400℃开始吸o，600℃以上快速吸o；600℃开始吸n，700℃快速吸n。随着温度的升高，钛及钛合金吸收n、h、o的能力明显上升。o、n在ti中形成间隙固溶体，起固溶强化作用，造成钛的晶格畸变，使强度、硬度提高，但塑性、韧性显著下降，钛的熔点高、热容量大、导热性差，焊接时易形成较大的熔池，熔池温度高使得焊缝及热影响区金属在高温停留的时间比较长，晶粒长大明显，使接头塑形和韧性降低，容易产生裂纹。钛在300℃以上吸收大量h，冷却到300℃以下后，h的溶解度急剧下降，共析转变后吸出细片状或针状存在的γ相（钛的h化物tih2），tih2强度很低，针状或片状的tih2类似缺口，因而使焊缝冲击韧度显著下降。当焊缝含o、n量较高时，性能变脆，在较大的焊接应力作用下，会出现冷裂纹和延迟裂纹。热影响区有时也会出现延迟裂纹，这种裂纹可以延迟到几个小时、几天、甚至几个月后发生，这种延迟裂纹的现象主要是由h元素引起的。当母材和焊丝质量差，特别是当焊丝有裂纹、夹层等缺陷时，会在夹层和裂纹处聚集有害杂造成焊缝产生热裂纹。

3、公开号为cn102554415a的中国发明专利公开了一种钛合金零件氩弧焊焊缝的保护装置及其施焊方法，由金属板组成的中空长方形的拖罩的底面是敞开的并斜置安装铜网，其余五面是闭合的；拖罩的一端紧固安装焊枪的卡环和位于卡环下方带玻璃观察窗的焊枪头保护罩；安装在拖罩顶面的氩气输送管的下端插入拖罩内，氩气输送管的下端头封闭、圆柱面钻有均布的通气孔。施焊方法是：将装有铜网的拖罩的底面罩在焊接件的焊缝区，交直流氩弧焊机的焊枪装在焊枪卡环中，从氩气输送管输入纯度99.99%的氩气，按工艺规范的焊接速度手动或者自动移动施焊的焊枪的同时，同步沿高温焊缝拖动拖罩，使得焊缝高温区在拖罩中得到氩气的保护，确保焊接质量。该方案采用氩气保护，避免钛合金吸收空气中的氧、氮及氢而引起焊缝变脆、塑性下降。但是本方案的焊缝为w形状，采用常规的氩气不能均匀的保护焊缝。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明旨在提供一种轻质航空散热器“w”型结构焊接工艺控制方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案，一种轻质航空散热器“w”型结构焊接工艺控制方法，包括以下步骤：

3、步骤1：将集气罩与接口管嘴、波纹板、筒体进行定位焊；

4、步骤2：对波纹板内腔与集气罩内腔进行密封；

5、步骤3：从接口管嘴位置通入高纯氩气，并在波纹板的远端接入氩气检测仪检测波纹板内腔氩气纯度，纯度达标后在焊缝处放置焊枪拖罩，随后在焊枪拖罩的一端面安装透明瓷嘴，并在波纹板上装入挡气吸热工装；

6、步骤4：通氩气对筒体背面焊缝区域进行保护；

7、步骤5：调整焊接参数实施“w”型结构焊缝焊接。

8、进一步的，接口管嘴、波纹板与集气罩的定位焊采用氩弧焊，集气罩与筒体的定位焊采用电阻焊，焊丝材料ta15钛合金材料。

9、进一步的，所述步骤3通入的氩气流量为50-80l/min，波纹板的远端指距离接口管嘴最远的波纹板通道出口。

10、进一步的，所述步骤3的透明瓷嘴焊接覆盖范围大于波纹板的1个波距，材质为耐高温石英材料。

11、进一步的，所述步骤3的吸气挡热工装采用铝合金材料制作，放置位置距离焊缝15-20mm。

12、进一步的，焊枪拖罩其四周设置有硅酸铝的保温棉。

13、进一步的，所述步骤5中的焊接参数为焊接电流15-18a，氩气流量35-40l/min，钨极伸出长度为波纹板高度的1.5倍。

14、进一步的，焊接过程为，从波峰位置起实施焊接，焊接到相邻波峰时停止10-20秒后再进行施焊。

15、进一步的，所述焊缝为波纹板和集气罩拼接构成的“w”形焊缝。

16、与现有技术相比，本发明具有以下优势：

17、1.本发明将氩气通过接口管嘴通入内腔，且另接氩气到对筒体背面焊缝区域进行保护，多方位保护，有效隔绝焊接区域与外部空气的接触，防止了氧化反应的发生，保持焊缝区域的纯净，确保焊接质量，防止脆化。

18、2.本发明焊接过程中将吸气挡板放置在距离焊缝15-20mm的地方挡住空气对焊缝的侵蚀并吸收部分焊接接头热量，同时焊枪拖罩四周设置有硅酸铝的保温棉，保证焊接过程运转焊枪时仍能保证空气不入侵，多装置多工序防止空气对焊缝的侵蚀。

19、3.本发明从波峰位置起弧焊接，焊接到相邻波峰时停止10-20秒后再进行施焊，同时配合挡气吸热工装吸收部分焊接接头热量，防止持续焊接导致接头温度过高的区域吸收有害的n、o、h元素。

技术特征：

1.一种轻质航空散热器“w”型结构焊接工艺控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的轻质航空散热器“w”型结构焊接工艺控制方法，其特征在于：接口管嘴（1）、波纹板（2）与集气罩（3）的定位焊采用氩弧焊，集气罩（3）与筒体（4）的定位焊采用电阻焊，焊丝材料为ta15钛合金材料。

3.根据权利要求1所述的轻质航空散热器“w”型结构焊接工艺控制方法，其特征在于：所述步骤3通入的氩气流量为50-80l/min，波纹板（2）的远端指距离接口管嘴（1）最远的波纹板（2）通道出口。

4.根据权利要求1所述的轻质航空散热器“w”型结构焊接工艺控制方法，其特征在于：所述步骤3的透明瓷嘴（9）上连接有钨极（12），透明瓷嘴（9）焊接覆盖范围大于波纹板（2）的1个波距，材质为耐高温石英材料。

5.根据权利要求1所述的轻质航空散热器“w”型结构焊接工艺控制方法，其特征在于：所述步骤3的挡气吸热工装（11）采用铝合金材料制作，放置位置距离焊缝15-20mm。

6.根据权利要求1所述的轻质航空散热器“w”型结构焊接工艺控制方法，其特征在于：所述焊枪拖罩（10）其四周设置有硅酸铝的保温棉。

7.根据权利要求1或4所述的轻质航空散热器“w”型结构焊接工艺控制方法，其特征在于：所述步骤5中的焊接参数为焊接电流15-18a，氩气流量35-40l/min，钨极（12）伸出长度为波纹板（2）高度的1.5倍。

8.根据权利要求1所述的轻质航空散热器“w”型结构焊接工艺控制方法，其特征在于：焊接过程为，从波峰位置起实施焊接，焊接到相邻波峰时停止10-20秒后再进行施焊。

9.根据权利要求1或5所述的轻质航空散热器“w”型结构焊接工艺控制方法，其特征在于：所述焊缝为波纹板（2）和集气罩（3）拼接构成的“w”形焊缝。

技术总结
本发明公开了一种轻质航空散热器“W”型结构焊接工艺控制方法，包括以下步骤：将集气罩与接口管嘴、波纹板、筒体进行定位焊；对波纹板内腔、集气罩内腔进行密封；从接口管嘴位置通入高纯氩气，并在波纹板的远端接入氩气检测仪检测波纹板内腔氩气纯度，纯度达标后在焊缝处放置焊枪拖罩，随后在焊枪拖罩的一端面安装透明瓷嘴，并在波纹板上装入挡气吸热工装；另通氩气对筒体背面焊缝区域进行保护；调整焊接参数实施W型结构焊缝的焊接，焊接结束后停止15秒以上方可拆卸各类保护工装。通过该控制方法，解决了焊接过程中材料的脆化问题，提高产品的稳定性。

技术研发人员：吴长洪,樊红林,闫育超,李磊,张首洪,吕军,肖友红
受保护的技术使用者：贵州永红航空机械有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/27