一种真空自耗电弧熔炼用电极的炉内焊接方法与流程

本申请涉及真空自耗电弧熔炼用电极焊接工艺，特别是涉及一种真空自耗电弧熔炼用电极的炉内焊接方法。

背景技术：

1、熔炼工艺是各类钛合金生产的重要环节，其工艺的优劣和稳定性决定着由此而生产的棒材、板材、丝材、管材、粉材等的质量等级，目前工业化生产钛及钛合金几乎都是采用真空自耗电极电弧熔炼技术（var），var法优点在于设备投资和运行成本较低，操作技术简单，对成品钛材的质量和均匀性起到良好的作用。因此该法作为重要用途如生产航空、航天用钛及钛合金材料的首选工艺方法，今后仍会在各种钛熔炼法中占有重要的地位。

2、真空自耗电弧熔炼主电极前，需要将辅助电极与主电极进行焊接。现有的焊接方法是采用炉内真空焊接，但是这种焊接方法需将辅助电极和主电极放入真空自耗电弧炉内，人工调整辅助电极与主电极轴线对中，抽真空，由经验丰富的操作手准备对焊。整个焊接过程，由操作人员根据炉内熔池和弧光的变化情况，根据个人经验不断地调节电流、电压、稳弧参数，在主电极上端形成熔池，然后下压辅助电极直接同熔池相连的方式对焊辅助电极。

3、现有技术存在以下缺陷：焊接时对操作工人的操作水平要求高，不同的操作工人没有统一的标准，导致焊接质量差异大；弧光放热区域的熔融液体很容易出现飞溅情况，熔融液体飞溅到坩埚壁上产生大量冷瘤，在正常的真空自耗电弧熔炼过程中，这些坩埚壁上的冷瘤容易出现尖端放电起弧的情况，影响正常的熔炼起弧，进而影响坩埚的正常使用及破坏正常的熔炼过程；同时下压辅助电极时存在速度快的情况，当辅助电极的下端接触到主电极的上端熔池时，导致熔池受到辅助电极的冲击，也会造成熔池内的液体飞溅到坩埚壁上产生大量冷瘤，影响坩埚的正常使用及破坏正常的熔炼过程，需要定期清理坩埚壁上的冷瘤。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对现有技术中，不同的操作工人焊接质量差异大以及焊接过程中熔融液体容易飞溅到坩埚壁上产生大量冷瘤，影响坩埚的正常使用及破坏正常熔炼过程的问题。本申请提供一种真空自耗电弧熔炼用电极的炉内焊接方法，能够解决现有技术中的上述问题。

2、一种真空自耗电弧熔炼用电极的炉内焊接方法，包括以下步骤：

3、s10.将防护筒同心设置于坩埚内，将主电极置于所述坩埚内底，且所述主电极与所述防护筒同心设置，将所述坩埚置于真空自耗电弧炉内；

4、s20.将辅助电极装于所述真空自耗电弧炉内，所述辅助电极与所述主电极对准，封炉抽真空；

5、s30.采用4ka至6ka电流进行起弧，电压控制在27v至29v，稳弧电流为6a至9a，并控制所述辅助电极与所述主电极之间的距离为10mm至15mm，4min至5min后，将电流加至8ka至10ka，电压为28v至30v，稳弧电流为15a至18a，并控制所述辅助电极与所述主电极之间的距离为15mm至20mm，直至所述主电极上端面形成的熔池面积大于所述辅助电极的下端面积后，断电；

6、s40.下降所述辅助电极以插入所述主电极上端面形成的熔池中，并使所述辅助电极的下端面与所述主电极的上端面紧密接触，至少25min后，将焊接后的所述辅助电极与所述主电极移出所述真空自耗电弧炉，然后将所述防护筒移出所述真空自耗电弧炉。

7、优选地，上述一种真空自耗电弧熔炼用电极的炉内焊接方法中，所述防护筒包括筒体和设置于所述筒体一端的安装法兰；在所述s10步骤中：所述安装法兰绝缘挂设于所述坩埚上沿，所述筒体同心设置于所述坩埚内；在所述s20步骤中，所述辅助电极与所述主电极的对焊位置位于所述筒体内。

8、优选地，上述一种真空自耗电弧熔炼用电极的炉内焊接方法中，还包括绝缘环垫，在所述s10步骤中：所述绝缘环垫设置于所述安装法兰与所述坩埚上沿之间，以使所述安装法兰与所述坩埚绝缘设置。

9、优选地，上述一种真空自耗电弧熔炼用电极的炉内焊接方法中，在所述s10步骤中：所述筒体与所述坩埚之间的距离大于10cm。

10、优选地，上述一种真空自耗电弧熔炼用电极的炉内焊接方法中，在所述s10步骤中：所述筒体与所述主电极之间的距离大于10cm。

11、优选地，上述一种真空自耗电弧熔炼用电极的炉内焊接方法中，所述筒体为氮化硅陶瓷筒体。

12、优选地，上述一种真空自耗电弧熔炼用电极的炉内焊接方法中，所述主电极上端具有凹槽，所述辅助电极下端的倒角为c6至c10。

13、优选地，上述一种真空自耗电弧熔炼用电极的炉内焊接方法中，在所述s30步骤中，待所述主电极上端面形成的熔池面积大于所述辅助电极的下端面积后，保持1min至3min后断电。

14、优选地，上述一种真空自耗电弧熔炼用电极的炉内焊接方法中，在所述s30步骤中，待所述主电极上端面形成的熔池面积大于所述辅助电极的下端面积后，将电流降至2ka，电压为20v至24v，稳弧电流为18a至20a，并控制所述辅助电极与所述主电极之间的距离为8mm至12mm，保持1min至3min后断电。

15、优选地，上述一种真空自耗电弧熔炼用电极的炉内焊接方法中，还包括以下步骤：

16、s50.待焊接后的所述辅助电极与所述主电极在炉外冷却后，清除焊瘤。

17、本申请采用的技术方案能够达到以下有益效果：

18、本申请实施例公开的一种真空自耗电弧熔炼用电极的炉内焊接方法中，为焊接操作人员提供统一的操作标准，降低了对操作工人的操作水平要求，操作人员按照本方法将辅助电极与主电极在真空自耗电弧炉内进行焊接，有效保证焊接质量的良好性与统一性，并在焊接过程中通过精确控制焊接保持电流、电压、稳弧及保持时间，减少熔池波动，以使熔池稳定，减少弧光放热区域的熔融液体飞溅情况，从而避免熔融液体飞溅到坩埚内壁而产生大量冷瘤；且在下降辅助电极前就已经断电，工作人员可以根据实际情况灵活自由的控制辅助电极的下降速度，避免下降辅助电极时存在速度快的情况，且熔融的金属液填充在凹槽中不会溢出，被挤出的金属液溢出至辅助电极下端面外沿倒角，能够进一步减少飞溅，从而避免造成熔池内的液体飞溅到坩埚内壁而产生大量冷瘤，还能增加焊缝的接触面积，提高焊接强度；同时，辅助电极与主电极的对焊位置位于筒体内，即使弧光放热区域的熔融液体飞溅，即使辅助电极下降速度较快而造成熔池内的液体飞溅，所飞溅的熔融液体也只是飞溅到筒体，在筒体的防护作用下，熔融液体不会飞溅到坩埚内壁，在筒体的隔离防护作用下，从而避免了飞溅对坩埚的影响，避免熔池内的液体飞溅到坩埚壁上产生大量冷瘤，进而避免影响坩埚的正常使用及破坏正常的熔炼过程。

19、综上所述，本申请在通过改进焊接工艺减少熔融液体（上文中也称金属液）飞溅的同时，首次提出在焊接前设置防护筒进一步防护，在筒体的隔离防护作用下避免了飞溅对坩埚的影响，同时，并对防护筒的结构、设置方式及位置、材料进行了限定，以避免防护筒的设置影响正常焊接过程。

技术特征：

1.一种真空自耗电弧熔炼用电极的炉内焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种真空自耗电弧熔炼用电极的炉内焊接方法，其特征在于，所述防护筒（100）包括筒体（110）和设置于所述筒体（110）一端的安装法兰（120）；在所述s10步骤中：所述安装法兰（120）绝缘挂设于所述坩埚（200）上沿，所述筒体（110）同心设置于所述坩埚（200）内；在所述s20步骤中，所述辅助电极（400）与所述主电极（300）的对焊位置位于所述筒体（110）内。

3.根据权利要求2所述的一种真空自耗电弧熔炼用电极的炉内焊接方法，其特征在于，还包括绝缘环垫（500），在所述s10步骤中：所述绝缘环垫（500）设置于所述安装法兰（120）与所述坩埚（200）上沿之间，以使所述安装法兰（120）与所述坩埚（200）绝缘设置。

4.根据权利要求2所述的一种真空自耗电弧熔炼用电极的炉内焊接方法，其特征在于，在所述s10步骤中：所述筒体（110）与所述坩埚（200）之间的距离大于10cm。

5.根据权利要求2所述的一种真空自耗电弧熔炼用电极的炉内焊接方法，其特征在于，在所述s10步骤中：所述筒体（110）与所述主电极（300）之间的距离大于10cm。

6.根据权利要求2所述的一种真空自耗电弧熔炼用电极的炉内焊接方法，其特征在于，所述筒体（110）为氮化硅陶瓷筒体。

7.根据权利要求1所述的一种真空自耗电弧熔炼用电极的炉内焊接方法，其特征在于，所述主电极（300）上端具有凹槽（310），所述辅助电极（400）下端的倒角为c6至c10。

8.根据权利要求1所述的一种真空自耗电弧熔炼用电极的炉内焊接方法，其特征在于，在所述s30步骤中，待所述主电极（300）上端面形成的熔池面积大于所述辅助电极（400）的下端面积后，保持1min至3min后断电。

9.根据权利要求8所述的一种真空自耗电弧熔炼用电极的炉内焊接方法，其特征在于，在所述s30步骤中，待所述主电极（300）上端面形成的熔池面积大于所述辅助电极（400）的下端面积后，将电流降至2ka，电压为20v至24v，稳弧电流为18a至20a，并控制所述辅助电极（400）与所述主电极（300）之间的距离为8mm至12mm，保持1min至3min后断电。

10.根据权利要求1所述的一种真空自耗电弧熔炼用电极的炉内焊接方法，其特征在于，还包括以下步骤：

技术总结
本申请涉及一种真空自耗电弧熔炼用电极的炉内焊接方法，包括以下步骤：将防护筒同心设置于坩埚内，将主电极置于坩埚内底；将辅助电极装于真空自耗电弧炉内，封炉抽真空；送电起弧，直至主电极上端面形成的熔池面积大于辅助电极的下端面积后，断电；下降辅助电极以插入主电极上端面形成的熔池中，并使辅助电极的下端面与主电极的上端面紧密接触，出炉。本申请在通过改进焊接工艺减少熔融液体飞溅的同时，首次提出在焊接前设置防护筒进一步防护，在筒体的隔离防护作用下避免了飞溅对坩埚的影响，避免熔池内的液体飞溅到坩埚壁上产生大量冷瘤，同时，并对防护筒的结构、设置方式及位置、材料进行了限定，以避免防护筒的设置影响正常焊接过程。

技术研发人员：姜岩,李战辉,张小元,张亚
受保护的技术使用者：宁夏昇力特新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15