一种钛合金列管筒体与安装座焊接的方法与流程

1.本发明涉及钛合金列管散热器筒体氩弧焊过程及焊后热校形技术领域，具体是一种钛合金列管筒体与安装座焊接的方法。


背景技术：

2.钛合金的应用水平是衡量飞机选材先进程度和航空工业发展水平的重要标志，是影响飞机作战能力的重要因素。近年来，我国加大了高性能钛合金材料的应用研制，在钛合金制造应用方面的发展也大有改观。
3.散热器作为飞机、轮船等领域不可缺少的部分，国内也逐步将材料指向轻质、高强度的钛合金材料，但钛合金材料的加工难度较大，由于钛合金在200℃以上的温度就开始吸收有害杂质，因此在焊接和钣金方面更难加工。
4.钛合金列管式散热器加工过程中，筒体与芯子骨架需进行装配，为了保证良好的散热效率，筒体与芯子骨架的间隙需控制在0.2mm以内。由于筒体表面需要焊接多个安装座和多块弯板，焊接完成后筒体会出现脆化和变形的问题，导致芯子骨架无法装进筒体，钣金冷校正仍然不能把应力去除掉，而且还会出现焊缝开裂的情况。因此，急需着力解决钛合金列管筒体因焊接变形无法装配的问题。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明旨在提供一种钛合金列管筒体与安装座焊接的方法，克服钛合金列管筒体焊接安装座时的变形问题，同时减少钛合金列管筒体加热处理时吸收有害杂质的情况。
6.本发明是通过如下技术方案予以实现的：
7.一种钛合金列管筒体与安装座焊接的方法，所述钛合金列管筒体表面焊接有多个安装座和弯板，且钛合金列管筒体表面对应弯板焊接位置开有筒体孔，弯板上开有与筒体孔对应的弯板孔，焊接方法包括以下步骤，
8.步骤1：按设计尺寸将开有弯板孔的钛板进行卷圆，形成钛合金列管筒体；
9.步骤2：调整焊接胀形模胎的外径尺寸，将钛合金列管筒体安装在焊接胀形模胎外表面并保持钛合金列管筒体处于胀紧状态，焊接胀形模胎的外径等于钛合金列管筒体的内径设计尺寸，所述焊接胀形模胎为外径大小可变的胀缩式模胎；
10.步骤3：在焊接胀形模胎内通入氩气，在钛合金列管筒体待焊接焊缝部位间隔一段距离实施氩弧焊定位；
11.步骤4：采用带有焊接保护托罩的焊枪进行钛合金列管筒体焊缝的焊接；
12.步骤5：通过筒体孔定位并焊接弯板，再通过弯板找正安装座与钛合金列管筒体的相对位置，并将所有安装座进行定位焊；
13.步骤6：调整焊接参数，进行安装座的焊接；
14.步骤7：取出钛合金列管筒体内的焊接胀形模胎，将钛合金列管筒体安装在退火胀
形模胎外表面并保持钛合金列管筒体处于胀紧状态，退火胀形模胎的外径等于钛合金列管筒体的内径设计尺寸，将焊完安装座的钛合金列管筒体与退火胀形模胎一起放到真空退火炉内，所述退火胀形模胎为外径大小可变的胀缩式模胎；
15.步骤8：待炉内真空度达到要求后，升温到退火温度；
16.步骤9：在退火温度下保温；
17.步骤10：保温结束后，随炉冷却到设定温度时开启充氩冷却模式；
18.步骤11：气冷到设定温度以下后出炉。
19.作为一种选择，
20.所述步骤1中，采用ta2钛板进行卷圆；
21.所述步骤8中：待炉内真空度达到6
×
10-3
pa后，以10℃/min加热速率达到680℃；
22.所述步骤9中：在680℃下保温30min；
23.所述步骤10中：保温结束后，随炉冷却到200℃以下开启充氩气冷却模式；
24.所述步骤11中：钛合金列管筒体气冷到60℃以下后出炉。
25.作为一种选择，所述步骤2中，焊接胀形模胎采用25cr20ni类耐热不锈钢材料进行加工，焊接胀形模胎外表面有通气槽，通气槽对氩弧焊过程进行背面保护；所述步骤7中，退火胀形模胎采用25cr20ni类耐热不锈钢材料进行加工，退火胀形模胎外表面光滑。
26.作为一种选择，所述步骤5中，通过将定位芯轴插入钛合金列管筒体上的筒体孔与弯板上的弯板孔，保证钛合金列管筒体与弯板相对固定，用氩弧焊定位弯板与钛合金列管筒体，再以弯板为定位基准定位安装座在钛合金列管筒体上的位置。
27.作为一种选择，所述步骤6中，以快速焊、对称焊的方式进行安装座与钛合金列管筒体的焊接。
28.作为一种选择，所述步骤7中，将焊完安装座的钛合金列管筒体与退火胀形模胎一起放到真空退火炉内，同时在真空退火炉内放入钛板。钛板与焊接完安装座的钛合金列管筒体一起退火，能够利用钛板分压吸收(间隙固溶)炉内的有害气体、杂质，使得焊接完安装座的钛合金列管筒体吸收更少的有害气体、杂质，避免钛合金列管筒体退火时吸收过多的n、h、o后，材料发脆。
29.与现有技术相比，本发明克服了在钛合金列管筒体表面焊接安装座造成的筒体变形问题，解决了现有技术中采用钣金冷校正无法克服的焊缝开裂、应力残留等问题。
30.本发明的钛合金列管筒体与安装座焊接方法巧妙地利用了弯板，将其作为安装座定位和焊接的基准，解决传统焊接方法无法精确定位的问题。
31.本发明的钛合金列管筒体与安装座焊接方法能够有效消除焊接接头的内应力，保证了产品的焊接质量，确保钛合金列管筒体与芯子骨架装配时能够控制好间隙要求。
附图说明
32.图1是在焊接胀形模胎上通过芯轴定位钛合金列管筒体的状态示意图；
33.图2是在焊接胀形模胎上定位弯板并通氩气焊接的状态示意图；
34.图3是在焊接胀形模胎上以弯板为基准同时定位并焊接安装座状态示意图；
35.图4用弧形保护托罩实施环形焊缝焊接的状态示意图；
36.图5是使用退火胀形模胎装配钛合金列管筒体进行退火的状态示意图；
37.图中：1-焊接胀形模胎，2-钛合金列管筒体，3-定位芯轴，4-通气管，5-弯板，6-安装座，7-保护托罩，8-焊枪，9-退火胀形模胎。
具体实施方式
38.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。
39.本发明的核心要点在于以下几个方面：
40.(1)分别采用表面带有通气槽的焊接胀形模胎1和表面光滑的退火胀形模胎9处理焊接安装座6前和焊接安装座6后的工序，确保钛合金列管筒体2尺寸不受影响的同时，尽量减少有害杂质的吸收；
41.(2)利用钛合金列管筒体2上的筒体孔先定位焊接弯板5，再利用弯板5上的弯板孔为基准定位安装座6，使得三者的位置确定；
42.(3)配合退火胀形模胎9对焊接完成的钛合金列管筒体2进行去应力处理，减少焊接变形影响；
43.(4)胀形模胎选择热变形小的耐热不锈钢，胀形模胎的结构为锥形面挤压驱动的可胀缩式结构，方便插入和拔出钛合金列管筒体2。
44.如图1～图5所示，本实施例中，钛合金列管筒体2与安装座6焊接的方法按照下述步骤执行：
45.步骤1：按φ130尺寸将ta2钛板进行卷圆形成钛合金列管筒体2，卷圆前钛板上已加工好筒体孔(图1中定位芯轴3指向的钛合金列管筒体2上的圆孔)；
46.步骤2：如图2，选择采用25cr20ni类耐热不锈钢材料加工而成的焊接胀形模胎1，调整焊接胀形模胎1的外径尺寸至φ130，并将卷圆成型的钛合金列管筒体2套装在焊接胀形模胎1表面上，焊接胀形模胎1外表面加工有深、宽均为1mm的通气槽(图4中矩形截面的槽口)，通气槽经过通气管4与气源连接，如图2；
47.步骤3：在焊接胀形模胎1的通气槽内通入15ml/min的氩气，在钛合金列管筒体2待焊部位间隔40～50mm距离进行氩弧焊定位；
48.步骤4：在焊枪8上增加弧形的焊接保护托罩7，并通入50ml/min的氩气，进行钛合金列管筒体2的焊接；
49.步骤5：在焊接胀形模胎1上通过定位芯轴3定位钛合金列管筒体2和弯板5的位置，如图2，此时弯板5上的弯板孔与筒体孔同轴，通入氩气保护，并对弯板5实施焊接，如图3，待弯板5位置的氩弧焊缝冷却之后，在被焊接胀形模胎1胀紧的钛合金列管筒体2上以弯板5的弯板孔为基准同时定位多个安装座6的位置并定位焊安装座6；
50.步骤6：调整焊接参数，以80ma的电流快速焊、对称焊的方式进行安装座6的焊接；
51.步骤7：卸下焊接胀形模胎2，换上表面光滑的退火胀形模胎9(如图5)，保持钛合金列管筒体2在退火胀形模胎9上的胀紧状态，将焊完安装座6的钛合金列管筒体2与退火胀形模胎9一起放到真空退火炉内，并插上热电偶(热电偶用于监控退火温度)，放入钛板(钛板分压吸收(间隙固溶)炉内的有害气体、杂质，使产品吸收得更少，避免吸收n、h、o后材料发脆)，调整热处理温度-时间参数；
52.步骤8：待真空退火炉内真空度达到6
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10-3
pa，以10℃/min加热速率达到680℃；
53.步骤9：在680℃下保温30min退火；
54.步骤10：保温结束后，随炉冷却到200℃以下开启充氩冷却模式；
55.步骤11：钛合金列管筒体2气冷到60℃以下后出炉。
56.上述实施例并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案基础上所做出的变形、修饰或等同替换等，均应落入本发明的保护范围内。