100mm厚TA17钛合金板的真空电子束焊接方法及钛合金板
阅读说明：本技术 100mm厚TA17钛合金板的真空电子束焊接方法及钛合金板 (Vacuum electron beam welding method for TA17 titanium alloy plate with thickness of 100mm and titanium alloy plate ) 是由 邓健 于 2021-08-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种钛合金板的真空电子束焊接方法,包含在焊接高压值、焊接速率和电子枪距钛合金板的距离保持不变的情况下依次执行以下步骤：步骤一,使用断续点焊对钛合金板进行固定；步骤二,执行第一次常规焊接；步骤三,预定时间段后执行第二次常规焊接；步骤四,执行表面修饰焊接。实现100mm级大厚度钛及钛合金高质量焊接,确保焊接后厚度方向无未焊透、未熔合气孔等缺陷,射线探伤满足I级无缺陷标准的技术效果。(The invention discloses a vacuum electron beam welding method of a titanium alloy plate, which comprises the following steps of sequentially executing the following steps under the condition that the welding high pressure value, the welding speed and the distance between an electron gun and the titanium alloy plate are kept unchanged: fixing a titanium alloy plate by using intermittent spot welding; step two, performing first conventional welding; step three, performing second conventional welding after a preset time period; and step four, performing surface finish welding. The method realizes 100 mm-grade large-thickness titanium and titanium alloy high-quality welding, ensures that no defects such as incomplete penetration and incomplete fusion air holes exist in the thickness direction after welding, and has the technical effect that the radiographic inspection meets the I-grade defect-free standard.)
技术领域
本发明属于焊接技术领域，特别涉及到一种100mm厚TA17钛合金板的真空电子束焊接方法以及使用该方法焊接的钛合金板。
背景技术
钛及钛合金，特别是TA17(Ti-4Al-2V)钛合金具有强度高、硬度大、耐蚀性好等诸多优点，属于实用性强的结构金属。然而，大厚度钛合金焊接难度大，易出现气孔、未焊透等焊接缺陷，焊接质量难以保证。焊接领域采用I级无缺陷标准来焊接质量，其要求无裂纹、气孔、未熔合、未焊透、夹杂等焊接缺陷。为满足高质量焊接的要求，现有技术中常使用焊接精度高的进口真空电子束焊机对大厚度钛合金进行焊接，以尽量减少焊接缺陷。然而，进口真空电子束焊机存在价格昂贵、控制难度大等问题，极大地限制了大厚度钛及钛合金在各领域的应用。
由此可见，开发一种适用于大厚度钛合金板的真空电子束焊接方法成为焊接技术领亟待解决的问题。
发明内容
为了解决现有的技术问题，本发明提出了一种大厚度钛合金板的真空电子束焊接方法，特别涉及100mm厚度的TA17钛合金板的真空电子束焊接方法，通过在焊接高压值、焊接速率和电子枪距钛合金板的距离保持不变的情况下依次执行断点焊、两次常规焊和表面修饰焊接，并合理设计焊接参数，实现焊接后厚度方向无未焊透、未熔合气孔等缺陷，射线探伤满足I级无缺陷标准的技术效果。
依据本发明，提供一种钛合金板的真空电子束焊接方法，包含在焊接高压值、焊接速率和电子枪距钛合金板的距离保持不变的情况下依次执行以下步骤：
步骤一，使用断续点焊对钛合金板进行固定；
步骤二，执行第一次常规焊接；
步骤三，预定时间段后执行第二次常规焊接；
步骤四，执行表面修饰焊接。
依据本发明的一个实施例，焊接高压值为120kV～150KV，焊接速度为130～160mm/min，电子枪距钛合金板的距离为150～250mm。
依据本发明的一个实施例，方法还包含，控制焊室的真空度在6.0E-4～2.0E-5内。
依据本发明的一个实施例，断续点焊的焊接参数包含：点固焊束流值为20～30mA，上聚焦值为400mA，下聚焦值为510～550mA，扫描频率/X、Y扫描值为200/200、200Hz。
依据本发明的一个实施例，第一次常规焊接与第二次焊接的焊接参数包含：焊接束流值为100～160mA，上聚焦值为400mA，下聚焦值为510～550mA，扫描频率/X、Y扫描值为200/200、200Hz。
依据本发明的一个实施例，预定时间段为5min以内。
依据本发明的一个实施例，表面修饰焊接的焊接参数包含：焊接束流值为60～90mA，上聚焦值为10～20mA，下聚焦值为700～800mA，扫描频率/X、Y扫描值为200/0、300～400Hz。
依据本发明的一个实施例，钛合金板的厚度为100mm。
依据本发明的一个实施例，钛合金板的材质为TA17。
本发明还提供了一种通过上述方法进行焊接的钛合金板。
由于采用以上技术方案，本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、依据本发明的钛合金板的真空电子束焊接方法操作简单，焊接参数易于控制，对真空电子束焊接设备精度、功能等要求不高，使用传统国产真空电子束焊机即可，成本低廉；
2、采用依据本发明的钛合金板的真空电子束焊接方法针对100mm级大厚度钛及钛合金进行焊接后，所得焊缝表面成型均匀、无可见气孔、通过低倍试样检测，在焊缝厚度方向均无未焊透、未熔合、气孔等缺陷，射线探伤均满足I级无缺陷标准要求，焊缝综合质量高；
3、依据本发明的钛合金板的真空电子束焊接方法实现100mm级大厚度钛及钛合金高质量焊接，扩大了大厚度钛及钛合金在各领域的应用范围。
附图说明
图1为依据本发明的钛合金板的真空电子束焊接方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了依据本发明的钛合金板的真空电子束焊接方法的流程。该方法总体包含在焊接高压值、焊接速率和电子枪距钛合金板的距离保持不变的情况下依次执行以下步骤，其中，焊接高压值优选为120kV～150KV，焊接速度优选为130～160mm/min，电子枪距钛合金板的距离优选为150～250mm：
步骤一，使用断续点焊对钛合金板进行固定；
步骤二，执行第一次常规焊接；
步骤三，预定时间段后执行第二次常规焊接，间隔预定时间段先后执行两次常规焊接相比于现有技术中的一次常规焊接成型而言，采用第二次焊接，更加有利于高温熔池融金属中气体溢出，有效减少焊缝中气孔等缺陷的产生；
步骤四，进行表面修饰焊接，以消除焊缝浅表面气孔，确保焊缝成型美观。
具体地，在步骤一中，断续点焊的焊接参数可以包含：点固焊束流值为20～30mA，上聚焦值为400mA，下聚焦值为510～550mA，扫描频率/X、Y扫描值为200/200、200Hz。在步骤二中，第一次常规焊接与第二次焊接的焊接参数包含：焊接束流值为100～160mA，上聚焦值为400mA，下聚焦值为510～550mA，扫描频率/X、Y扫描值为200/200、200Hz。预定时间段为5min以内。在步骤三中，表面修饰焊接的焊接参数包含：焊接束流值为60～90mA，上聚焦值为10～20mA，下聚焦值为700～800mA，扫描频率/X、Y扫描值为200/0、300～400Hz。
以下为依据本发明的钛合金板的真空电子束焊接方法的具体实施例。
实施例1
本实施例中，钛合金板选用1000mm×100mm×150mm的TA17厚板。恒定焊接参数包含：焊室真空度为6.0E-4，电子枪至钛合金板表面焊接距离为150mm；高压值为120kV，焊接速度为130mm/min。各步骤采用以下焊接参数：
其中，一次常规焊接与二次常规焊接的间隔时间为2min。
按照上述步骤及参数焊接钛合金板，所得的焊缝宽度差为1.5mm，余高差为0.5mm，无可见气孔，通过低倍试样检测在焊缝厚度方向无未焊透、未熔合气孔等缺陷，射线探伤满足I级无缺陷标准要求。
实施例2
本实施例中，钛合金板选用1000mm×100mm×150mm的TA17厚板。恒定焊接参数包含：焊室真空度为8.0E-4，电子枪至钛合金板表面焊接距离为200mm；高压值为130kV，焊接速度为150mm/min。各步骤采用以下焊接参数：
其中，一次常规焊接与二次常规焊接的间隔时间为3min。
按照上述步骤及参数焊接钛合金板，所得的焊缝宽度差为1.3mm，余高差为0.3mm，无可见气孔，通过低倍试样检测在焊缝厚度方向无未焊透、未熔合气孔等缺陷，射线探伤满足I级无缺陷标准要求。
实施例3
本实施例中，钛合金板选用1000mm×100mm×150mm的TA17厚板。恒定焊接参数包含：焊室真空度为2.0E-5，电子枪至钛合金板表面焊接距离为250mm；高压值为140kV，焊接速度为160mm/min。各步骤采用以下焊接参数：
其中，一次常规焊接与二次常规焊接的间隔时间为4min。
按照上述步骤及参数焊接钛合金板，所得的焊缝宽度差为1.2mm，余高差为0.4mm，无可见气孔，通过低倍试样检测在焊缝厚度方向无未焊透、未熔合气孔等缺陷，射线探伤满足I级无缺陷标准要求。
实施例4
本实施例中，钛合金板选用1000mm×100mm×150mm的TA17厚板。恒定焊接参数包含：焊室真空度为6.0E-4，电子枪至钛合金板表面焊接距离为150mm；高压值为120kV，焊接速度为130mm/min。各步骤采用以下焊接参数：
其中，一次常规焊接与二次常规焊接的间隔时间为5min。
按照上述步骤及参数焊接钛合金板，所得的焊缝宽度差为1.1mm，余高差为0.5mm，无可见气孔，通过低倍试样检测在焊缝厚度方向无未焊透、未熔合气孔等缺陷，射线探伤满足I级无缺陷标准要求。
应当领会的是，尽管实施例1-4中均选用厚度为100mm的TA17板作为基材，但依据本发明的真空电子束焊接方法并非仅限于适用于此，该方法同样适用于厚度接近100mm——例如100mm±10mm——的100mm级厚板，其材质也可以是焊接性能类似于TA17板的钛板或其他钛合金板材。
综上所述，实施例1-4通过采用本发明的钛合金板的真空电子束焊接方法对厚度为100m的TA17钛合金板进行焊接，所获得的焊缝成型均匀，焊缝宽度差在1.5mm以内，余高差在0.5mm以内，无可见气孔，通过低倍试样检测在焊缝厚度方向均无未焊透、未熔合气孔等缺陷，射线探伤均满足I级无缺陷标准要求。相比于现有技术而言，本发明的钛合金板的真空电子束焊接方法实现了大厚度钛合金的高质量焊接，从而扩大了大厚度钛合金在各领域的应用范围。
以上实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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