一种狭窄空间钛及钛合金高效MIG焊打底技术的制作方法

本发明涉及钛合金熔炼技术，特别涉及一种狭窄空间钛及钛合金高效mig焊打底技术。

背景技术：

1、钛及钛合金大型结构件中，通过设计加工t型加强结构来提升构件的整体刚度。随着现代工业及国防装备的日趋大型化、复杂化，钛及钛合金大型结构件的高效、稳定焊接技术的工程应用愈来愈广泛。对于t型加强结构打底焊接往往受狭窄结构约束，双面双弧打底焊接无法实现。目前，钛合金t型加强结构打底方式主要为手工tig打底焊接，焊接效率低，难以满足日益增长钛合金的焊接需求。

2、中国发明专利cn201410095809.0公布了hv型坡口单面缝全熔透焊接方法，其方法是通过改变破口形式和优化工艺实现tig打底焊接全部熔透，可以有效的提高焊接合格率。但是由于tig焊接自身焊接特性，导致打底焊接效率低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种狭窄空间钛及钛合金高效mig焊打底技术，旨在改善t型加强结构打底焊接效率低的缺点，大幅度提升钛合金焊接打底的效率、降低生产成本、缩短生产周期为高效钛合金装备制造奠定技术基础。

2、为达到上述目的，发明人对现有的t型加强结构打底焊接进行研究，目前，钛及钛合金大型结构件的t型加强结构打底方式主要为手工tig打底焊接，焊接效率低，难以满足日益增长钛合金的焊接需求。

3、现有技术中，采用hv型坡口单面焊缝，坡口间隙2-3mm，以tig弧焊工艺，采用规格的焊材，以140-180a的电流强度和11-13v的电弧电压，并以负极性电流在单面焊缝进行打底焊接；焊接时采用气体流量为10-14l/min的惰性气体对电弧进行保护。

4、对于本领域人员而言，之所以不会考虑双面双弧打底焊接是由于这种工艺需要有足够的空间来放置焊接设备和进行焊接操作，此外，双面双弧打底焊接工艺尚未明确。然而，在t型加强结构中，由于结构的结构空间狭窄，且t型加强结构与侧壁距离过近，无法为双面双弧打底焊接提供足够的操作空间。同时双面双弧打底焊接的焊接参数调整非常复杂，对于焊接电流、焊接速度、焊接温度等参数需要进行精确控制，以确保焊接质量和结构强度。现有技术中的mig打底焊接操作空间要求t型加强结构与侧壁距离在20cm以上，而对于t型加强结构与侧壁距离在20cm以下的mig焊接无法实现。

5、常规的厚板mig焊接参数为双侧对称坡口，坡口角度为16～22°，钝边厚度4-6mm，长度7-10mm，焊接电流100～180a，焊接电压10～13v，送丝速度50～100cm/min，焊接速度5～12cm/min，气体流量18～25l/min，t型加强结构肋板两侧的两焊枪与肋板之间的夹角为30°-90°。按照此参数进行mig焊接，焊枪施焊时由于与肋板夹角较大，焊枪与肋板之间的距离要求大于20cm，小于20cm操作；如果仅仅减小焊枪与肋板之间的角度，保持焊接电流、焊接电压、焊接速度等焊接参数和坡口参数不变，当采用mig焊接钛合金厚板时容易出现焊接未熔合等缺陷。

6、因此，直接采用现有技术中mig焊接参数焊接钛及钛合金厚板时，焊接设备占用空间较大，无法在t型加强结构与侧壁距离在20cm以下的大型钛及钛合金构件中进行打底焊接。同时，仅仅调整个别参数，不付出大量创造性劳动工作进行试验多种参数综合方案，同样无法实现狭窄空间内mig打底焊接的焊接质量问题。

7、为解决大型钛及钛合金构件中t型加强结构打底焊接效率低的问题，发明人创造性的提出了采用新型坡口结构，利用双面双弧mig焊接，搭配合理的焊接参数实现大幅度提升钛合金焊接打底的效率、降低生产成本、缩短生产周期的目的。本申请充分利用坡口结构改变双焊枪的焊接角度，用mig焊接取代tig焊接，提高焊接效率，缩小焊接设备的空间占用，方便在狭窄空间操作，可实现10cm以上的狭窄空间的mig打底焊接；通过大量试验，确定了合理的焊接参数，实现了本申请坡口结构下mig焊接，保证了焊接过程的稳定性和焊接质量，大幅提高了焊接效率。

8、本发明的技术方案是这样实现的：一种狭窄空间钛及钛合金高效mig焊打底技术，包括以下具体步骤：

9、s1：焊材准备；母材为钛及钛合金大型构件的t型加强结构，t型加强结构与侧壁距离l，10cm≤l≤20cm；

10、s2：加工坡口；采用非对称坡口，在腹板上加工坡口；

11、s3：工件预处理；对面板和腹板进行焊前处理；

12、s4：采用双mig非对称焊枪在狭窄空间打底焊接操作；

13、s5：设置焊接参数；

14、s6：自然冷却至室温。

15、进一步的，在步骤s1中，工件板材的厚度范围为18～60mm。

16、进一步的，在步骤s2中，坡口形式采用hv型，焊接坡口钝边厚度范围为1～5mm，钝边高度为1～5mm，坡口角度范围在30～60°，焊缝间距1-5mm。

17、进一步的，在步骤s3中，清除坡口周围30mm范围内蚀、氧化皮、油迹、水迹。

18、进一步的，在步骤s4中，所述第一焊枪在v型坡口侧焊接，所述第一焊枪相对面板的倾斜角与坡口角度相差不大于5度，所述第一焊枪伸入坡口空腔内部。

19、进一步的，在步骤s4中，所述第二焊枪在h型坡口侧焊接，所述第二焊枪相对腹板的倾斜角度为5～20°。

20、进一步的，在步骤s5中，焊接参数：峰值电流150～400a；焊接电压20～40v；送丝速度300～800mm/min；焊接速度100～600mm/min。

21、进一步的，在步骤s5中，所述第一焊枪的电流大于所述第二焊枪的电流。

22、进一步的，在步骤s5中，焊接参数：焊接电压25～70v，送丝速度200～2000mm/min，焊接速度100～2000mm/min。

23、进一步的，在步骤s5中，所述第一焊枪和所述第二焊枪同步行进。

24、相对于现有技术，本发明的一种狭窄空间钛及钛合金高效mig焊打底技术具有以下优势：

25、1.本发明针对大型钛及钛合金构件中t型加强结构的焊接，通过改进坡口结构为非对称，设置非对称双焊枪焊接，调整焊枪相对坡口角度，缩小了双焊枪的空间体积，实现了狭窄空间mig打底焊接钛及钛合金的t型加强结构。

26、2.本发明的坡口形式和焊接工艺，实现了钛及钛合金双枪mig打底焊接，焊接过程稳定。

27、3.本发明可显著改善钛及钛合金tig打底焊的低效率问题,效率提升4倍以上，检测合格率达到98％以上。

技术特征：

1.一种狭窄空间钛及钛合金高效mig焊打底技术，其特征在于，包括以下具体步骤：

2.根据权利要求1所述的狭窄空间钛及钛合金高效mig焊打底技术，其特征在于，在步骤s1中，工件板材的厚度范围为18～60mm。

3.根据权利要求2所述的狭窄空间钛及钛合金高效mig焊打底技术，其特征在于，在步骤s2中，坡口形式采用hv型，焊接坡口钝边厚度范围为1～5mm，钝边高度为1～5mm，坡口角度范围在30～60°，焊缝间距1-5mm。

4.根据权利要求1所述的狭窄空间钛及钛合金高效mig焊打底技术，其特征在于，在步骤s3中，清除坡口周围30mm范围内蚀、氧化皮、油迹、水迹。

5.根据权利要求1所述的狭窄空间钛及钛合金高效mig焊打底技术，其特征在于，在步骤s4中，第一焊枪(1)在v型坡口侧焊接，所述第一焊枪(1)相对面板的倾斜角与坡口角度相差不大于5度，所述第一焊枪(1)伸入坡口空腔内部。

6.根据权利要求5所述的狭窄空间钛及钛合金高效mig焊打底技术，其特征在于，在步骤s4中，第二焊枪(2)在h型坡口侧焊接，所述第二焊枪(2)相对腹板的倾斜角度为5～20°。

7.根据权利要求6所述的狭窄空间钛及钛合金高效mig焊打底技术，其特征在于，在步骤s5中，焊接参数：峰值电流150～400a；焊接电压20～40v；送丝速度300～800mm/min；焊接速度100～600mm/min。

8.根据权利要求7所述的狭窄空间钛及钛合金高效mig焊打底技术，其特征在于，在步骤s5中，所述第一焊枪(1)的电流大于所述第二焊枪(2)的电流。

9.根据权利要求7所述的狭窄空间钛及钛合金高效mig焊打底技术，其特征在于，在步骤s5中，所述第一焊枪(1)和所述第二焊枪(2)同步行进。

技术总结本发明提供了一种狭窄空间钛及钛合金高效MIG焊打底技术，包括以下具体步骤：S1：焊材准备；母材为钛及钛合金大型构件的T型加强结构，T型加强结构与侧壁距离L，10cm≤L≤20cm；S2：加工坡口；采用非对称坡口，在腹板上加工坡口；S3：工件预处理；S4：采用双MIG非对称焊枪打底焊接操作；S5：设置焊接参数；S6：自然冷却至室温。本发明针对大型钛及钛合金构件中T型加强结构的焊接，通过改进坡口结构为非对称，设置非对称双焊枪焊接，调整焊枪相对坡口角度，缩小了双焊枪的空间体积，实现了狭窄空间MIG打底焊接钛及钛合金的T型加强结构，大幅度提升钛合金焊接打底的效率、降低生产成本、缩短生产周期。技术研发人员：薛达,张浩,吕逸帆,刘千里,廖志谦,晏阳阳,刘海彬,翁恒志受保护的技术使用者：洛阳船舶材料研究所（中国船舶集团有限公司第七二五研究所）技术研发日：技术公布日：2024/9/29