一种钛合金铸件变形的矫正方法
【专利摘要】一种钛合金铸件变形的矫正方法，所述钛合金铸件变形的矫正方法包括焊前准备、铸件校正的焊接坡口准备、铸件校正的反变形焊接和铸件校正后的处理；本发明利用焊接应力的反变形校正方法，变形量可以控制在1mm以内，适合于各种形状钛合金的铸件的校正，不需制作工装夹具和专用胎具，大大的简化了工序且节省成本。
【专利说明】一种钛合金铸件变形的矫正方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钛合金热加工【技术领域】，具体涉及一种钛合金铸件变形的矫正方法。【背景技术】
[0002]公知的，由于钛合金在常温及高温下具有较高的强度、良好的塑形和韧性、较强的耐腐蚀性能和比强度高等优点，在工业部门采用的新型结构材料中占有重要地位，由于钛的弹性模量小，约为不锈钢的50%，在同样的应力作用下，钛及钛合金的变形量比不锈钢大大约一倍，因此铸件变形是铸钛生产中常见的铸造缺陷；另外产生铸件变形的原因有很多，如铸件结构不合理、浇注系统设置不当、补焊电流过大和热等静压(HIP)过程中铸件位置摆放不当等，严重的变形会影响铸件的尺寸精度和使用性能，甚至导致铸件报废，通常采用校正的方法来消除或减少铸件变形；钛合金铸件变形的校正，通常采取的措施为机械校正和热变形校正，机械校正为冷态或铸件加热至350°C以下，将铸件放在机械或液压机上施加一定压力，使所需部位进行预定的变形，达到尺寸校正的目的，该方法特别适合于材质塑性好及壁厚较薄的铸件校正，为有效进行校正，对复杂铸件，可设计垫块、压头等工装夹具，铸件在校正过程中会产生一定应力，校正后必须进行消除应力的热处理；热变形校正为将铸件放置在专门设计和制造好的胎具内，然后真空下加热钛铸件升温至900°C左右的超塑性区，在胎具上模重力的作用下，铸件发生蠕变，上下模合拢，铸件达到消除变形的目的；以上钛铸件校正在实际操作时均存在一定局限性，在机械校正方式中，施力位置和大小不当或铸件内部存在缺陷时会造成变形量超出金属塑性值，从而导致铸件产生裂纹和撕裂等严重后果，并且施力大小难以控制，铸件加热还会造成氧化，造成塑韧性降低；在热变形校正方式中，制作专用胎具造成校正成本过高，并且校正方向单一，只适合于大中型的简单结构铸件校正。
【发明内容】
[0003]本发明所述的钛合金铸件变形的矫正方法，本发明利用焊接应力的反变形校正方法，变形量可以控制在1_以内，适合于各种形状钛合金的铸件的校正，不需制作工装夹具和专用胎具，大大的简化了工序且节省成本。
[0004]为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案:
一种钛合金铸件变形的矫正方法，所述方法具体操作步骤为:
第一步、焊前准备:焊接前先测量变形情况并记录；
第二步、铸件校正的焊接坡口准备:根据铸件的变形情况，确定开坡口位置，对于自由弯曲变形的铸件，坡口开在最大变形处的背面，对于一端固定的铸件变形，坡口开在变形的起点部位；
第三步、铸件校正的反变形焊接:焊接时氩气(保护气体)流量10-25L/min，焊接电流控制在50A-150A，焊接过程中每一层填丝完毕后测量铸件的反变形情况并记录，需较大反变形量时电流取上限，正常焊接取下限，焊接结束氩气延时关闭10-30秒，如焊缝填满后的反变形未能使铸件校正到位，可在焊缝热影响区外另开坡口进行反变形焊接，所述反变形焊接参数同首次焊接，严禁在焊缝上和焊缝热影响区另开坡口 ；
第四步、铸件校正后的处理:反变形焊接后，焊缝及热影响区内，晶粒粗大且焊接应力和铸件残余应力较大，需进行真空退火消除应力，真空退火温度为500°C _850°C，保温2小时，真空度≤lOPa。
[0005]所述的钛合金铸件变形的矫正方法，所述步骤三中焊接钛合金铸件时采用与钛合金铸件同材质的焊丝。
[0006]所述的钛合金铸件变形的矫正方法，所述步骤二铸件校正的焊接坡口中的焊接坡口形状为“V”形，坡口角度45° -75。，根据变形情况坡口深度取5mm-15mm，所述坡口深度不超过壁厚的一半。
[0007]通过采用上述技术方案，本发明具有以下的有益效果:
本发明所述的钛合金铸件变形的矫正方法，本发明利用焊接应力的反变形校正方法，变形量可以控制在Imm以内，适合于各种形状钛合金的铸件的校正，不需制作工装夹具和专用胎具，大大的简化了工序且节省成本。
【具体实施方式】
[0008]下面结合具体的实施例对本发明作进一步的描述，以便本领域的技术人员进一步理解本发明，但下述实施例并非是对本发明保护范围的限定。
[0009]本发明所述的钛合金铸件变形的矫正方法，第一步、焊前准备:焊接前先测量变形情况并记录；第二步、铸件校正的焊接坡口准备:根据铸件的变形情况，确定开坡口位置，对于自由弯曲变形的铸件，坡口开在最大变形处的背面，对于一端固定的铸件变形，坡口开在变形的起点部位；所述步骤二铸件校正的焊接坡口中的焊接坡口形状为“V”形，坡口角度45° -75° ,根据变形情况坡口深度取所述坡口深度不超过壁厚的一半；第三步、铸件校正的反变形焊接:焊接时氩气(保护气体)流量10-25L/min，焊接电流控制在50A-150A，焊接过程中每一层填丝完毕后测量铸件的反变形情况并记录，需较大反变形量时电流取上限，正常焊接取下限，焊接结束氩气延时关闭10-30秒，如焊缝填满后的反变形未能使铸件校正到位，可在焊缝热影响区外另开坡口进行反变形焊接，所述反变形焊接参数同首次焊接，严禁在焊缝上和焊缝热影响区另开坡口 ；所述步骤三中焊接钛合金铸件时采用与钛合金铸件同材质的焊丝；第四步、铸件校正后的处理:反变形焊接后，焊缝及热影响区内，晶粒粗大且焊接应力和铸件残余应力较大，需进行真空退火消除应力，真空退火温度为5000C _850°C，保温2小时，真空度≤IOPa。
[0010]实施例1
采用本发明框架钛铸件进行校正，框架铸件尺寸1395 X 820 X 365mm,壁厚8mm，材质为钛合金ZTA5，铸件初检局部最大变形为6mm，采用角度60°、变形部位背面切割深度4mm的“V”形坡口，反变形焊接后6mm的变形量控制在Imm以内。
[0011]为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。
【权利要求】
1.一种钛合金铸件变形的矫正方法，其特征是:钛合金铸件变形的矫正方法包括以下步骤: 第一步、焊前准备:焊接前先测量变形情况并记录； 第二步、铸件校正的焊接坡口准备:根据铸件的变形情况，确定开坡口位置，对于自由弯曲变形的铸件，坡口开在最大变形处的背面，对于一端固定的铸件变形，坡口开在变形的起点部位； 第三步、铸件校正的反变形焊接:焊接时氩气(保护气体)流量10-25L/min，焊接电流控制在50A-150A，焊接过程中每一层填丝完毕后测量铸件的反变形情况并记录，需较大反变形量时电流取上限，正常焊接取下限，焊接结束氩气延时关闭10-30秒，如焊缝填满后的反变形未能使铸件校正到位，可在焊缝热影响区外另开坡口进行反变形焊接，所述反变形焊接参数同首次焊接，严禁在焊缝上和焊缝热影响区另开坡口 ； 第四步、铸件校正后的处理:反变形焊接后，焊缝及热影响区内，晶粒粗大且焊接应力和铸件残余应力较大，需进行真空退火消除应力，真空退火温度为500°C -850°C，保温2小时，真空度≤10Pa。
2.根据权利要求1所述的钛合金铸件变形的矫正方法，其特征是:所述步骤三中焊接钛合金铸件时采用与钛合金铸件同材质的焊丝。
3.根据权利要求1所述的钛合金铸件变形的矫正方法，其特征是:所述步骤二铸件校正的焊接坡口中的焊接坡口形状为“V”形，坡口角度45°-75。，根据变形情况坡口深度取5mm-15mm,所述坡口深度不超过壁厚的一半。
【文档编号】B23K103/14GK103447698SQ201310358044
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月16日 优先权日:2013年8月16日
【发明者】郁炎, 宋德军, 胡伟民 申请人:中国船舶重工集团公司第七二五研究所