一种防止内部部件过热的TC4钛合金壳体封焊方法与流程

本发明涉及一种防止内部部件过热的tc4钛合金壳体封焊方法。

背景技术：

1、tc4钛合金由于其好的耐蚀性、高的比强度及优良的韧性在船舶、航天等重要机械工程领域被广泛应用。焊接作为一种具有良好密封性、结构强度可靠的工艺方法被广泛应用于tc4产品加工中。在tc4焊接过程中，温度高于400℃以上的热影响区域极容易氧化，氧化后的焊接接头塑性急剧下降，产品构件的安全性得不到保证。

2、本专利描述的tc4钛合金壳体是由两个半圆壳体焊接为一个完整的圆盘类零件，其中间形成的空腔常常用于装配不同的电子器件。特别值得提出的是当这一类圆盘壳体预装不耐高温器件后，在既不损伤器件的同时，又能保证封焊接头的完整性、密封性和熔透性是具有一定难度的，目前针对这一项焊接工艺技术无相关公开文献。

3、现有tc4钛合金焊接工艺一般采用手工tig施焊，焊接过程中采用尾部拖罩保护热影响区，根部焊缝采用背面充氩保护装置防止焊缝高温氧化。但是，采用tig焊接这类壳体零件时则无法保证热影响区形成的高温不损伤空腔内预装的器件。现有的技术缺陷是：1、这一类tc4钛合金壳体属于圆盘密封件，根部焊缝受限于结构形式无法对焊缝背面实施充氩保护措施，这会导致根部焊缝出现氧化问题进而导致焊缝接头机械性能下降。2、tig焊焊接接热影响区范围大且温度高，热输入控制稍有偏差就会导致壳体内部预装的器件过热损坏，故这种工艺方法不适用这类tc4钛合金壳体的焊接。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种防止内部部件过热的tc4钛合金壳体封焊方法，可以完成tc4钛合金壳体封焊的同时，避免tc4钛合金壳体内部预装的器件过热失效。

2、为了解决上述问题，本发明的技术方案为：

3、一种防止内部部件过热的tc4钛合金壳体封焊方法，包括如下步骤：

4、a、在由两个第一导热片组成的导热工装内涂抹导热硅脂，接着将tc4钛合金壳体装配到导热工装上；

5、b、接头熔深0.5≤h≤4mm时，采用真空电子束焊打底，并辅以修饰焊盖面，打底焊完成后需等待15min以上再进行修饰焊；接头熔深＞4mm时，先采用真空电子束焊对tc4钛合金壳体进行打底，再采用激光焊对其进行填充及盖面层焊接，打底焊、填充焊及盖面焊均需间隔10min以上；

6、c、待tc4钛合金壳体冷却至室温后，拆除导热工装。

7、在上述b步骤中，如果打底焊接头熔深h≥4mm时，真空电子束打底层焊接工艺参数为聚焦方式，采用表面聚焦电流，加速电压70kv，焊接束流18ma，焊接速度为60cm/min；如果打底焊接头熔深0.5≤h＜4mm，则根据熔深变化适当减少焊接束流，熔深每减少1mm，则焊接束流减少4ma。

8、在上述b步骤中，真空电子束修饰焊工艺参数为聚焦方式，采用上散聚焦电流，加速电压70kv，焊接束流10ma，焊接速度为50cm/min，激光焊填充及盖面层焊接工艺参数为峰值功率700w，焊接速度45cm/min，送丝速度60cm/min。

9、在上述b步骤中，采用激光焊对tc4钛合金壳体进行填充及盖面层焊接时，tc4钛合金壳体是装配在水冷机构，所述水冷机构包括两个第二导热片，第二导热片通过接杆与旋转接头连接，在第二导热片内设有流道，在接杆内设有两个流水孔，流道通过流水孔与旋转接头一端连通，旋转接头另外一端通过管道连通冷却水，其中一个旋转接头与气缸连接，与另外一个旋转接头连接的接杆通过同步带与驱动电机传动连接。

10、所述第二导热片包括导热块，导热块内表面开设用于容纳tc4钛合金壳体的凹槽，在导热块上螺纹连接有多颗顶丝。

11、本发明的有益效果为：

12、1、采用高真空电子束焊对tc4钛合金进行打底层焊接，可以保证根部焊缝质量。真空电子束焊一次熔透不超过4mm时，施焊时配合使用导热工装预装，由导热工装对施焊进行吸收，分散大部分焊接热量，有效的防止预装的器件过热。

13、2、激光焊进行填充层及盖面层焊接时，配合使用带有水冷机构的导热工装，冷却水能够带走焊接产生的大量热量，在不损伤器件的同时，又能保证封焊接头的完整性、密封性和熔透性。

技术特征：

1.一种防止内部部件过热的tc4钛合金壳体封焊方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种防止内部部件过热的tc4钛合金壳体封焊方法，其特征在于，在上述b步骤中，如果打底焊接头熔深h≥4mm时，真空电子束打底层焊接工艺参数为聚焦方式，采用表面聚焦电流，加速电压60~70kv，焊接束流18~21ma，焊接速度为50~70cm/min；如果打底焊接头熔深0.5≤h＜4mm，则根据熔深变化适当减少焊接束流，熔深每减少1~1.5mm，则焊接束流减少4~5ma。

3.根据权利要求1所述的一种防止内部部件过热的tc4钛合金壳体封焊方法，其特征在于，在上述b步骤中，真空电子束修饰焊工艺参数为聚焦方式，采用上散聚焦电流，加速电压60~70kv，焊接束流10~12ma，焊接速度为40~50cm/min，激光焊填充及盖面层焊接工艺参数为峰值功率600~700w，焊接速度40~50cm/min，送丝速度55~65cm/min。

4.根据权利要求1到3任一项所述的一种防止内部部件过热的tc4钛合金壳体封焊方法，其特征在于， 在上述b步骤中，采用激光焊对tc4钛合金壳体进行填充及盖面层焊接时，tc4钛合金壳体是装配在水冷机构，所述水冷机构包括两个第二导热片，第二导热片通过接杆与旋转接头连接，在第二导热片内设有流道，在接杆内设有两个流水孔，流道通过流水孔与旋转接头一端连通，旋转接头另外一端通过管道连通冷却水，其中一个旋转接头与气缸连接，与另外一个旋转接头连接的接杆通过同步带与驱动电机传动连接。

5.根据权利要求1到3任一项所述的一种防止内部部件过热的tc4钛合金壳体封焊方法，其特征在于，所述第一导热片包括铝合金制成的导热块，导热块内表面开设用于容纳tc4钛合金壳体的凹槽，在导热块上螺纹连接有多颗顶丝。

技术总结
一种防止内部部件过热的TC4钛合金壳体封焊方法，包括如下步骤：a、在由两个第一导热片组成的导热工装内涂抹导热硅脂，接着将TC4钛合金壳体装配到导热工装上；b、接头熔深0.5≤H≤4mm时，采用真空电子束焊打底，并辅以修饰焊盖面，打底焊完成后需等待15min以上再进行修饰焊；接头熔深＞4mm时，先采用真空电子束焊对TC4钛合金壳体进行打底，再采用激光焊对其进行填充及盖面层焊接，打底焊、填充焊及盖面焊均需间隔10min以上；c、待TC4钛合金壳体冷却至室温后，拆除导热工装。本发明可以完成TC4钛合金壳体封焊的同时，避免TC4钛合金壳体内部预装的器件过热失效。

技术研发人员：卢宜,杨凯,刘园
受保护的技术使用者：中船重工海声科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13