阅读说明：本技术 一种钛合金用辅助电极的对焊方法 (Butt welding method of auxiliary electrode for titanium alloy ) 是由 孙治中 潘彦杰 刘鹏 赵小花 李耀斌 罗文忠 刘向宏 于 2019-10-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种钛合金用辅助电极的对焊方法,具体按照以下步骤实施：将报废料头预处理,得到待用料头；将待用料头装配在坩埚中,取待对焊辅助电极,并将该待对焊辅助电极对中连接在真空自耗电弧炉电极杆的气动夹头上；封闭真空自耗电弧炉,抽真空、打开循环水,当炉内真空不高于5Pa,漏率不高于1.2Pa/min,调节待对焊辅助电极对焊工艺参数；待对焊辅助电极已熔重量为2-5kg时,下压电极杆进行焊接；简单、易行,辅助电极对焊成功率100％的对焊方法,保证了辅助电极的对焊强度,极大地降低了辅助电极对焊的难度,规避了对人为因素的依赖,消除了常规对焊方法中产生大面积焊瘤的缺点。(The invention discloses a butt welding method of an auxiliary electrode for a titanium alloy, which is implemented according to the following steps: pretreating the scrapped stub bar to obtain a standby stub bar; assembling a stub bar to be used in a crucible, taking an auxiliary electrode to be butt-welded, and connecting the auxiliary electrode to be butt-welded on a pneumatic chuck of an electrode rod of a vacuum consumable electrode arc furnace in a centering manner; closing the vacuum consumable electrode arc furnace, vacuumizing, opening circulating water, and adjusting the butt welding technological parameters of the auxiliary electrode to be butt welded when the vacuum in the furnace is not higher than 5Pa and the leakage rate is not higher than 1.2 Pa/min; when the molten weight of the butt welding auxiliary electrode is 2-5kg, pressing an electrode rod downwards for welding; the butt welding method is simple and easy to implement, the butt welding power of the auxiliary electrode is 100%, the butt welding strength of the auxiliary electrode is guaranteed, the difficulty of butt welding of the auxiliary electrode is greatly reduced, dependence on human factors is avoided, and the defect that large-area welding beading is generated in the conventional butt welding method is overcome.)

一种钛合金用辅助电极的对焊方法

技术领域

本发明属于钛合金对焊工艺技术领域，具体涉及一种钛合金用辅助电极的对焊方法。

背景技术

现有钛合金铸锭熔炼领域使用的辅助电极直径一般≤Φ400mm，最长用的辅助电极直径规格为Φ160mm～Φ320mm范围，现有技术中对焊辅助电极主要分为以下步骤：

1)将不同直径、牌号的报废辅助电极或锻造剩余的料头进行分类、筛选；

2)进行车削、锯切、喷砂和清洗，制备成待用料头，料头的端面平直度必须≤3mm；

3)将料头装配在Φ560mm规格的坩埚内，坩埚间隙在80mm～200mm范围；

4)在真空自耗电弧炉的电极杆上装配好待对焊的辅助电极(一般直径≤320mm)，且其直径小于待对焊料头，在进行对中调节；

5)封闭炉室，抽真空、打开循环水；

6)当真空度≤5Pa时，漏率小于1.2Pa/min，由经验丰富的操作手准备对焊；

7)起弧设定为电流3kA，电压设定为24V，然后打开电源起弧焊接；

8)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、稳弧参数进行焊接；

9)由操作人员根据经验判断熔池情况，看准时机下压电极杆，完成焊接；

10)冷却≥1h后，炉室放气，出炉。

11)清除对焊产生的焊瘤，并检查焊接质量，符合要求则投入使用。

现有技术的缺陷有以下几点：

1)料头与坩埚间隙大，在80mm～200mm范围内。辅助电极与料头对焊过程，一旦出现熔池，金属熔融液体易流向四周。一方面，用于有效焊接的熔融金属液体变少，大大降低了焊接质量；另一方面，流向四周的金属液体产生了大面积难以清理的焊瘤。

2)辅助电极对焊对人员依赖性极大。由于对焊辅助电极难度大，影响因素多，因此对焊辅助电极的整个过程，对操作人员的依赖性很大，需要有丰富经验的操作手，根据焊接过程弧光和熔池变化实时地进行参数调节，最终完成辅助电极对焊，且焊接的时长不固定。

3)对料头的机加要求较为严格。为了确保焊接质量和成功率，必须要求料头的端面平直度≤3mm，否则焊接成功率将会大大降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种钛合金用辅助电极的对焊方法，焊接过程中无焊瘤产生，能够提高焊接质量。

本发明所采用的技术方案是，一种钛合金用辅助电极的对焊方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、将报废料头预处理，得到待用料头；

步骤2、将待用料头装配在坩埚中，取待对焊辅助电极，并将该待对焊辅助电极对中连接在真空自耗电弧炉电极杆的气动夹头上；

步骤3、封闭真空自耗电弧炉，抽真空、打开循环水，当炉内真空不高于5Pa，漏率不高于1.2Pa/min，调节待对焊辅助电极对焊工艺参数；

步骤4、待对焊辅助电极已熔重量为2-5kg时，下压电极杆进行焊接。

本发明的特点还在于：

步骤1预处理过程为：将报废料头按照牌号进行分类，经车削、锯切、喷砂和清洗，制备成待用料头。

步骤2待用料头与坩埚内壁的距离为0-5mm。

步骤3待对焊辅助电极对焊工艺参数如表1所示：

表1

时间/min	电流/kA	电压/V	稳弧/A	稳弧周期/s
					起弧	3.0	23.5	0	0
0.5	3.5	24	2～3	5
					1.0	4.0～4.5	24～24.5	2～5	5～10
1.5	4.0～4.5	24～24.5	2～5	5～10
					2.0	4.0～4.5	24～24.5	2～5	5～10
2.5	4.0～4.5	24～24.5	2～5	5～10
					3.0	4.5	24.5	2～5	5～10
3.5	5.0	24.5	2～5	5～10
					4.0	5.5	24.5	2～5	5～10
4.5	6.0	25	5～10	5～10
					5.0	6.5	25.5	5～10	5～10
5.5	7.0	26	5～10	5～10
					6.0	7.5	26.5	5～10	5～10
6.5	8.0	27	5～10	5～10
					7.0-15.0	8.0	27	5～10	5～10

。

还包括步骤5、关闭电源和稳弧，冷却不低于1h后，炉室放气，取出辅助电极。

本发明的有益效果是：

本发明为一种钛合金用辅助电极的对焊方法，简单、易行，辅助电极对焊成功率100％的对焊方法，保证了辅助电极的对焊强度，极大地降低了辅助电极对焊的难度，规避了对人为因素的依赖，消除了常规对焊方法中产生大面积焊瘤的缺点。

附图说明

图1为采用现有技术进行对焊效果图；

图2为实施例1采用本发明中的对焊方法的效果图；

图3为实施例2采用本发明中的对焊方法的效果图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明为一种钛合金用辅助电极的对焊方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、将报废料头按照牌号进行分类，经车削、锯切、喷砂和清洗，制备成待用料头。

步骤2、将待用料头装配在坩埚中，待用料头与坩埚内壁的距离为0-5mm，取待对焊辅助电极，并将该待对焊辅助电极对中连接在真空自耗电弧炉电极杆的气动夹头上。

步骤3、封闭真空自耗电弧炉，抽真空、打开循环水，当炉内真空不高于5Pa，漏率不高于1.2Pa/min，调节待对焊辅助电极对焊工艺参数；

待对焊辅助电极对焊工艺参数如表1所示：

表1

步骤4、待对焊辅助电极已熔重量为2-5kg时，下压电极杆进行焊接。

还包括步骤5、关闭电源和稳弧，冷却不低于1h后，炉室放气，取出辅助电极。

为了说明本发明的对焊方法所带来的有益效果，将使用现有技术进行对焊与本发明的对焊结果进行对比，其中图1为现有的对焊方法的效果图。

实施例1

准备Φ160mm×500mm料头一支，下端面直径为Φ120mm×450mm待对焊辅助电极一支，将其端面利用酒精擦拭干净，料头与待对焊辅助电极的锯切平直度无要求；

将料头装配在Φ160mm坩埚中，坩埚间隙3mm；

将待对焊辅助电极利用真空自耗电弧炉气动夹头固定并对中；

封闭炉室，抽真空、打开循环水；

真空4Pa/min，漏率1.2Pa/min，准备焊接；

打开电源，根据表2逐步输入焊接工艺；

表2

观察底部熔池变化，当熔池铺满，辅助电极已熔重量在2.5kg时，下压电极杆进行焊接。关闭电源和稳弧，冷却≥1h后，炉室放气、出炉；检查辅助电极对焊质量，而后投入使用，最终对焊情况如图2所示。

实施例2

准备Φ275mm×450mm料头一支，下端面直径为Φ255mm×500mm待对焊辅助电极一支，将其端面利用酒精擦拭干净；

将料头装配在Φ280mm坩埚中，坩埚间隙4mm；将待对焊辅助电极利用真空自耗电弧炉气动夹头固定并对中；封闭炉室，抽真空、打开循环水；真空为3Pa/min，漏率1.0Pa/min，准备焊接；

打开电源，根据表3逐步输入焊接工艺

表3

观察底部熔池变化，当熔池铺满，辅助电极已熔重量3kg±0.5kg左右时，下压电极杆进行焊接；关闭电源和稳弧，冷却≥1h后，炉室放气、出炉；检查辅助电极对焊质量，而后投入使用。

将图1与图2及图3相比，图1中焊接处出现较多的焊瘤，而图2、如3中几乎没有。

由于坩埚与待用料头间隙窄，焊接过程中产生的液体金属不能流下去，由于表面张力的作用，液体遇冷却的坩埚壁凝固，便能够防止流体流下去形成焊瘤。

通过上述方式，本发明一种钛合金用辅助电极的对焊方法，对料头的机加要求低，对电焊人员要求不高，辅助电机对焊成功率100％，且能够避免对焊过程中出现焊瘤，减少工作人员的工作量，同时提高了焊接质量。