一种减少钛合金铸件补焊过程中铸件变形的方法与流程

1.本发明属于钛合金精密铸造领域，特别是涉及一种减少钛合金铸件补焊过程中铸件变形的方法。


背景技术：

2.钛合金是一种常用的高强度结构材料，已被广泛应用于航空、航天、船舶和汽车等多个领域。然而钛合金铸件由于浇注熔点高，加之铸造工艺的局限性，常常会出现夹杂、缩孔等缺陷，不可避免的需要通过补焊的方式进行修复。
3.在钛合金补焊过程中，由于焊接产生的热应力，往往会引起补焊区域周围甚至整个铸件的变形，影响铸件的精度。因此如何减少钛合金铸件补焊过程中的变形问题，是当前亟需解决的一个问题。
4.现有的减少补焊过程铸件变形的方法，如热处理和夹具支撑等，存在操作复杂、成本高等局限性，在实际应用中难以得到满意的效果。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明旨在提出一种减少钛合金铸件补焊过程中铸件变形的方法,以解决补焊时焊接区域及其周围容易变形的问题。
6.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种减少钛合金铸件补焊过程中铸件变形的方法，包括以下步骤：
7.s1、清洗，在进行预热前将钛合金铸件表面清洗干净；
8.s2、确定预热区域，根据钛合金铸件的结构和焊接工艺要求选择预热区域并标记出来；
9.s3、对预热区域进行加热，根据钛合金铸件的特性和预热区域形状尺寸的不同，将预热区域均匀加热至一定温度并在加热过程中实时监测预热区域表面温度，控制预热区域以一定速率升温；
10.s4、保温，预热区域达到预热温度后保持温度稳定一段时间；
11.s5、冷却，待钛合金铸件冷却到一定温度以下时进行补焊。
12.更进一步的，所述步骤s3中对预热区域进行加热的方式为使用电加热器进行加热。
13.更进一步的，所述电加热器的使用方式为将电加热器的加热垫固定在预热区域上进行加热。
14.更进一步的，所述步骤s3中的一定温度为150-600℃。
15.更进一步的，所述步骤s3中的一定速率为30-100℃/min。
16.更进一步的，所述步骤s3中使用红外线热成像仪实时监测预热区域的表面温度。
17.更进一步的，所述步骤s4中保持温度稳定的时间在20min以上。
18.更进一步的，所述步骤s5中待钛合金铸件冷却到100℃以下进行补焊。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
20.1、本方法采用预热的方式来进行补焊，能够降低钛合金铸件的变形率，能够有效提高铸件补焊的成功率和生产效率；
21.2、本方法采用逐步升温的方式进行预热，并设置保温温度，使预热过程更加均匀，去除钛合金铸件表面和内部残余的水分、挥发物，能够减少气孔、裂纹等负面影响的产生；
22.3、本方法针对钛合金的特性，控制加热速率，能够避免快速升温、急冷等不良工艺对铸件产生不良影响；
23.4、本方法不需要采用昂贵的设备和复杂的操作流程，同时方法简单易行，不受限于工人的技术水平，无需进行过多的培训即可上手操作，适用于实际生产环境。
附图说明
24.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
25.图1为本发明所述的一种减少钛合金铸件补焊过程中铸件变形的方法的流程图；
26.图2为运用本方法补焊后的工件与传统方法补焊后工件的三维扫描对比图。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
28.参见附图说明本实施方式，一种减少钛合金铸件补焊过程中铸件变形的方法，包括以下步骤：
29.s1、清洗，在进行预热前将钛合金铸件表面清洗干净，去除表面污垢，从而保证焊接效果；
30.s2、确定预热区域，根据钛合金铸件的结构和焊接工艺要求选择预热区域并标记出来；
31.s3、对预热区域进行加热，根据钛合金铸件的特性和预热区域形状尺寸的不同，将电加热器的加热垫固定在预热区域，根据实际预热区域的大小来选择不同大小的加热垫进行加热，将预热区域均匀加热至150-600℃并在加热过程中利用红外线热成像仪实时监测预热区域表面温度，控制预热区域以30-100℃/min的速率升温；避免升温过快导致局部温度过高、形变、氢脆等问题或过慢增加加热时间和能耗，影响工作效率；对于常见的ti-6al-4v材料的钛合金铸件而言，铸件补焊区域厚度为3mm-50mm范围内，并采用氩弧焊的方式进行补焊，预热的升温速率一般应控制在70
±
20℃的范围内，预热温度一般应控制在300
±
50℃的范围内能够达到较好的预热效果，补焊后工件的变形系数明显下降，工件质量明显提高；
32.s4、保温，预热区域达到预热温度后保持温度稳定20min以上；具体保持时间应根据钛合金铸件成分、尺寸和厚度等进行调整。保持时间不易过短，否则可能会影响钛合金的热均匀性和稳定性；同时不易过长，以避免不必要的副作用，如变形和氢脆等；对于常见的ti-6al-4v材料的钛合金铸件而言，温度保持时间一般应控制在30
±
10min的范围内；
33.s5、冷却，待钛合金铸件冷却到一定温度(100℃)以下时进行补焊，以避免因高温影响产生的热应力和应力腐蚀等问题。在预热后进行补焊的时间间隔也不宜过长，应在温度稳定后尽快补焊，以保持焊接质量的稳定性和均匀性。
34.通过对钛合金铸件局部进行预热，使焊接区域附近的应力更为均匀，从而减少焊接中的应力和热变形，另外对焊接区域附近进行预热还可以消除或减少焊接过程冷凝物的形成，使焊接过程中产生的热量更加均匀地分布在补焊区域，从而提高焊接质量和稳定性。
35.以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。


技术特征：
1.一种减少钛合金铸件补焊过程中铸件变形的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、清洗，在进行预热前将钛合金铸件表面清洗干净；s2、确定预热区域，根据钛合金铸件的结构和焊接工艺要求选择预热区域并标记出来；s3、对预热区域进行加热，根据钛合金铸件的特性和预热区域形状尺寸的不同，将预热区域均匀加热至一定温度并在加热过程中实时监测预热区域表面温度，控制预热区域以一定速率升温；s4、保温，预热区域达到预热温度后保持温度稳定一段时间；s5、冷却，待钛合金铸件冷却到一定温度以下时进行补焊。2.根据权利要求1所述的一种减少钛合金铸件补焊过程中铸件变形的方法，其特征在于：所述步骤s3中对预热区域进行加热的方式为使用电加热器进行加热。3.根据权利要求2所述的一种减少钛合金铸件补焊过程中铸件变形的方法，其特征在于：所述电加热器的使用方式为将电加热器的加热垫固定在预热区域上进行加热。4.根据权利要求1所述的一种减少钛合金铸件补焊过程中铸件变形的方法，其特征在于：所述步骤s3中的一定温度为150-600℃。5.根据权利要求1所述的一种减少钛合金铸件补焊过程中铸件变形的方法，其特征在于：所述步骤s3中的一定速率为30-100℃/min。6.根据权利要求1所述的一种减少钛合金铸件补焊过程中铸件变形的方法，其特征在于：所述步骤s3中使用红外线热成像仪实时监测预热区域的表面温度。7.根据权利要求1所述的一种减少钛合金铸件补焊过程中铸件变形的方法，其特征在于：所述步骤s4中保持温度稳定的时间在20min以上。8.根据权利要求1所述的一种减少钛合金铸件补焊过程中铸件变形的方法，其特征在于：所述步骤s5中待钛合金铸件冷却到100℃以下进行补焊。

技术总结
本发明提出了一种减少钛合金铸件补焊过程中铸件变形的方法，属于钛合金精密铸造领域。解决补焊时焊接区域及其周围容易变形的问题。它包括以下步骤：S1、清洗，在进行预热前将钛合金铸件表面清洗干净；S2、确定预热区域，根据钛合金铸件的结构和焊接工艺要求选择预热区域并标记出来；S3、对预热区域进行加热，根据钛合金铸件的特性和预热区域形状尺寸的不同，将预热区域均匀加热至一定温度并在加热过程中实时监测预热区域表面温度，控制预热区域以一定速率升温；S4、保温，预热区域达到预热温度后保持温度稳定一段时间；S5、冷却，待钛合金铸件冷却到一定温度以下时进行补焊。它主要用于钛合金铸件的补焊前处理。钛合金铸件的补焊前处理。钛合金铸件的补焊前处理。


技术研发人员：白雪松 苏楠庭 张洋 李东芳
受保护的技术使用者：航天海鹰（哈尔滨）钛业有限公司
技术研发日：2023.08.15
技术公布日：2023/10/5