一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法
【专利摘要】本发明涉及一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法，通过电子束焊工艺，对压气机转子的五条焊缝进行焊接。本好明采用合理的焊接顺序和焊接参数，控制焊接变形及焊缝质量，克服了产品整体刚性差、焊接量较大、焊接变形难以控制等技术难点，保证焊缝质量，满足设计要求。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种焊接方法，尤其是一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法。 一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法
【背景技术】
[0002] 航空产品轻量化要求越来越高，钛合金组件的应用也越来越广泛。如某航空发动 机的压气机转子组件为TC11钛合金，作用是连接各级静子叶片，其结构如图1所示。该零 件由六级压气机盘通过五条焊缝连接而成，其中焊缝I的焊缝深度要求为7_，焊缝II?焊 缝V的焊缝深度要求为5mm。由于焊枪和加工刀具无法进入，若采用电子束焊的穿透焊方 法，无法实现焊缝背面的焊后缺陷修理以及内腔中金属飞溅的清理。因此每条焊缝带有衬 板8结构，如图1中的5所示，作用是聚集电子束焊过程排出的气孔等缺陷。压气机转子组 件要求焊后六个压气机盘的同轴度要求< 〇. 20mm，并保证焊透深度，并将气孔等缺陷排除 到衬板底部。由于产品具有整体刚性较差，同轴度要求高，装配间隙严格，焊缝数量较多等 特点，因此焊后产品的整体同轴度难以保证，焊缝气孔容易超标。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法，该方法可以有 效控制零件整体变形，保证焊后组件的同轴度要求。
[0004] 本发明的具体技术方案为，所述的焊接方法包括以下步骤： 1. 电子束焊前对压气机盘进行常规的酸洗和去氢处理，并在24小时内实施电子束焊 接； 2. 将各级压气机盘进行逐级装入，装配后焊缝处间隙< 0. 05_ ; 3. 采用电子束焊对I?V处进行定位焊，定位焊工艺参数为： 均匀对称定位4段 加速电压：150Kv 焊接电流：1. 5?5. 0mA 聚焦电流：2400?2600mA 焊接速度：8?20mm/s 工件距焊枪距离：200?600mm 4. 采用电子束焊对I?V处进行电子束焊接，首先按焊缝I -II-III-IV-V的顺序 对每道焊缝进行封焊，封焊的参数为： 加速电压：150Kv 焊接电流：0.2?2mA 聚焦电流：2300?2600mA 焊接速度：8?20mm/s 工件距焊枪距离：200?600mm 然后按焊缝II-IV- I -III-V的顺序进行正式焊接，正式焊接的参数为： 加速电压：150Kv 焊接电流：4. 0?10mA 聚焦电流：2200?2550mA 焊接速度：8?20mm/s 工件距焊枪距离：200?600mm 5.焊后进行常规的去应力热处理，以消除应力； 6.. 对焊缝区进行CT检验，整个焊缝内部不允许有裂纹、未焊透、未熔合的情况，除衬 板区外不允许有气孔，衬板区内单个气孔的尺寸< 1. 5mm ;气孔间最小间距为2D，其中D为 最大气孔的尺寸；100mm长焊缝上气孔和未熔合不超过3个；若以上指标有任一不符合，视 为焊接不合格，进行补焊； 7.最终检验，对产品焊接后的同轴度进行检验。
[0005] 本发明通过上述电子束焊工艺，对压气机转子的五条焊缝进行焊接。采用合理的 焊接顺序和焊接参数，控制焊接变形及焊缝质量，克服了产品整体刚性差、焊接量较大、焊 接变形难以控制等技术难点，保证焊缝质量，满足设计要求。焊后产品的CT探伤检验后满 足要求，并且六级压气机盘的同轴度满足< 〇. 20mm的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0006] 图1为压气机转子组件的结构示意图。
【具体实施方式】
[0007] 如图所示，一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法包括以下步骤： 1. 电子束焊前对压气机盘进行常规的酸洗和去氢处理，并在24小时内实施电子束焊 接； 2. 将各级压气机盘进行逐级装入，装配后焊缝处间隙< 0. 05_ ; 3. 采用电子束焊对I?V处进行定位焊，定位焊工艺参数为： 均匀对称定位4段 加速电压：150Kv 焊接电流：1. 5?5. OmA 聚焦电流：2400?2600mA 焊接速度：8?20mm/s 工件距焊枪距离：200?600mm 4.. 采用电子束焊对I?V处进行电子束焊接，首先按焊缝I - II-III-IV-V的顺 序对每道焊缝进行封焊，封焊的参数为： 加速电压：150Kv 焊接电流：0.2?2mA 聚焦电流：2300?2600mA 焊接速度：8?20mm/s 工件距焊枪距离：200?600mm 然后按焊缝II-IV- I -III-V的顺序进行正式焊接，正式焊接的参数为： 加速电压：150Kv 焊接电流：4. 0?10mA 聚焦电流：2200?2550mA 焊接速度：8?20mm/s 工件距焊枪距离：200?600mm 5. ·焊后进行常规的去应力热处理，以消除应力； 6. 对焊缝的区进行CT检验，整个焊缝内部不允许有裂纹、未焊透、未熔合的情况，除衬 板8区外不允许有气孔，衬板8区内单个气孔的尺寸彡1. 5mm ;气孔间最小间距为2D，其中D 为最大气孔的尺寸；100mm长焊缝上气孔和未熔合不超过3个；若以上指标有任一不符合， 视为焊接不合格，进行补焊； 7. 最终检验，对产品焊接后的同轴度进行检验。 实施例
[0008] 某航空发动机压气机转子，材料为TC11钛合金，该零件由六级压气机盘通过五 条焊缝连接而成，其中焊缝I的焊缝深度要求为7mm，焊缝II?焊缝V的焊缝深度要求为 5mm。并要求焊后六级压气机盘的同轴度要求彡0· 20mm，并保证焊透深度，并将气孔等缺 陷排除到衬板底部，气孔缺陷的探伤检测标准为：对焊缝区进行CT检验，整个焊缝内部不 允许有裂纹、未焊透、未熔合的情况，除衬板区外不允许有气孔，衬板区内单个气孔的尺寸 彡1. 5mm ;气孔间最小间距为2D，其中D为最大气孔的尺寸；100mm长焊缝上气孔和未熔合 不超过3个；若以上指标有任一不符合，视为焊接不合格，需进行补焊。
[0009] 其具体的实施方式如下： 1. 电子束焊前对压气机盘进行常规的酸洗和去氢处理，并在24小时内实施电子束焊 接； 2. 将各级压气机盘进行逐级装入，装配后焊缝处间隙的最大值为0. 05_ ; 3. 采用电子束焊对I?V处进行定位焊，定位焊工艺参数见下表所示：
【权利要求】
1. 一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法，其特征是，所述的方法包括以下步 骤： 1) 电子束焊前对压气机盘进行常规的酸洗和去氢处理，并在24小时内实施电子束焊 接； 2) 将各级压气机盘进行逐级装入，装配后焊缝处间隙< 0. 05_ ; 3) 采用电子束焊对（I?V )处进行定位焊，定位焊工艺参数为： 均匀对称定位4段 加速电压：150Kv 焊接电流：1. 5?5. 0mA 聚焦电流：2400?2600mA 焊接速度：8?20mm/s 工件距焊枪距离：200?600mm 4) 采用电子束焊对I?V处进行电子束焊接，首先按焊缝 (I ) - ( II ) - (III) - (IV ) - ( V )的顺序对每道焊缝进行封焊，封焊的参数为： 加速电压：150Kv 焊接电流：0.2?2mA 聚焦电流：2300?2600mA 焊接速度：8?20mm/s 工件距焊枪距离：200?600mm 然后按焊缝（II ) - (IV ) - ( I ) - (III) - ( V )的顺序进行正式焊接，正式焊 接的参数为： 加速电压：150Kv 焊接电流：4. 0?10mA 聚焦电流：2200?2550mA 焊接速度：8?20mm/s 工件距焊枪距离：200?600mm 5) .焊后进行常规的去应力热处理，以消除应力； 6) 对焊缝的区进行CT检验，整个焊缝内部不允许有裂纹、未焊透、未熔合的情况，除衬 板（8)区外不允许有气孔，衬板（8)区内单个气孔的尺寸彡1. 5mm ;气孔间最小间距为2D， 其中D为最大气孔的尺寸；100mm长焊缝上气孔和未熔合不超过3个；若以上指标有任一不 符合，视为焊接不合格，进行补焊； 7) 最终检验，对产品焊接后的同轴度进行检验。
【文档编号】B23K15/06GK104057198SQ201410276152
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】郑欣, 陈健, 宋健, 陈玉宝, 张福霞, 安晶, 王振明, 李佳 申请人:哈尔滨东安发动机（集团）有限公司