CN109202386A - 一种钛及钛合金板材焊缝组织改善方法 - Google Patents

一种钛及钛合金板材焊缝组织改善方法 Download PDF

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Abstract

一种钛及钛合金板材焊缝组织改善方法，包括下述步骤：a、在钛及钛合金板材对接端头焊缝处开对称的双“V”型坡口，坡口角度30～60度，然后对焊缝进行焊接，并使焊缝的宽度尽量的窄；b、对焊缝处局部加热，温度控制在750～950℃之间，然后将焊缝处镦粗，使焊缝处变形量大于30％，再采用机械加工的方法去除焊缝周围突出板材的部分，使焊缝处与板材平齐即可。本发明提出对焊缝敦粗后突出的部分用机械加工的方法去除掉，通过去掉焊缝和热影响区变形小的绝大部分，保留的焊缝组织和热影响区变形大的部分，经过一次或多次的变形，焊缝组织和热影响区可以变成两相区加工组织。

Description

一种钛及钛合金板材焊缝组织改善方法
技术领域
本发明属于焊缝处理技术领域，具体涉及一种钛及钛合金板材焊缝组织改善方法。
背景技术
在钛设备的制造中，需要板材之间的焊接。众所周知，焊缝是高温组织，在性能和耐蚀性方面不如两相区加工组织。一般设备在设计时，要考虑焊缝系数，即按使用条件进行加厚。但是有些情况，要求不出现高温组织，这就要对焊缝进行处理，比如阴极辊。本申请人在之前的专利ZL200410026157.8中提出一种方法，将焊缝顶锻敦粗后用对击的方法，将焊缝凸起的部分锻平，然后再次加热，再顶锻，再将凸起锻平，反复锻造改善焊缝及热影响区组织。这种方法有两个不足：一是对击锻造的设备复杂，二是中间需要一次接近相变点的热处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钛及钛合金板材焊缝组织改善方法，以克服现有技术的不足。
本发明的设计思路：焊接时，熔化的金属凝固成焊缝，这是看得见的鱼鳞状的焊缝，和熔化金属相连的部分称为热影响区，这部分组织也是高温组织。而且对于厚度在15毫米以内的钛及钛合金板材，一般来说，热影响区的宽度不超过5毫米。当对焊缝通过顶锻敦粗过程中，热影响区也发生变形。同样的压下高度，焊缝及热影响区越窄相对变形量就越大，且焊缝的中心区域处于激烈变形区，一次敦粗即可由高温组织转变为两相区加工组织；而镦粗后的突出部分，其变形量很小，组织变化不大，可以通过机械加工的方法将焊缝及热影响区突出部分去除以后，保留的焊缝及热影响区组织类型和基材基本一致。如果需要进一步细化焊缝及热影响区的晶粒组织，可采用对焊缝多次敦粗多次去除突出部分的方法。
本发明的技术解决方案包括下述步骤：
a、在钛及钛合金板材对接端头焊缝处开对称的双“V”型坡口，坡口角度30～60度，然后对焊缝进行焊接，并使焊缝的宽度尽量的窄，可以欠高焊；
b、对焊缝处局部加热，温度控制在750～950℃之间，然后将焊缝处镦粗，且焊缝处变形量大于30％，再采用机械加工的方法去除焊缝周围突出板材的部分，使焊缝处与板材平齐即可。如果达到要求，不必进行再镦粗。
C、对步骤b处理过的焊缝再次局部加热，温度控制在750～950℃之间，然后将焊缝处镦粗，且焊缝处变形量大于30％，再采用机械加工的方法去除焊缝周围突出板材的部分，使焊缝处与板材平齐即可，反复多次，使焊缝处多次变形，直至焊缝组织和板材组织基本一致。进一步，第二次镦粗前，可将焊缝部分铣削至低于板材表面，以得到更好的镦粗效果。
所述焊缝处局部加热采用火焰加热或电阻加热方式；所述机械加工的方法去除焊缝周围突出板材的部分采用铣削方式。
所述焊缝处镦粗采用在压力机上进行顶锻的方式。
所述焊缝采用电子束焊或等离子焊焊接，且焊缝低于板材表面。
本发明提出对焊缝敦粗后突出的部分，用机械加工的方法去除掉，通过去掉焊缝和热影响区变形小的绝大部分，保留的焊缝组织和热影响区变形大的部分，经过一次或多次的变形，焊缝组织和热影响区可以变成两相区加工组织。
附图说明
图1为本发明处理过程示意图。
具体实施方式
结合附图1描述本发明的第一种实施例。
第一步：在板厚12毫米的TA2钛板对接端头焊缝处开对称的双“V”型坡口，坡口角度45度，然后对焊缝采用电子束焊或等离子焊进行焊接，且焊缝低于板材表面(俗称欠高焊)，并使焊缝的宽度尽量的窄，焊缝的长度约1500毫米；
第二步：对焊缝处采用火焰加热或电阻加热方式局部加热，温度控制在800～840℃之间(板材相变点890℃)，加热时间尽量短，对非加热区采取冷却措施。然后在1000吨级的压力机上采用顶锻的方式下压10毫米将焊缝处镦粗，使焊缝处变形量大于30％，再采用铣削方式去除焊缝周围突出板材的部分，使焊缝处与板材平齐即可。检查焊缝质量(用金相法)，确认达到要求(焊缝组织类型和板材组织类型一致)。
如果需要进一步细化焊缝及热影响区的晶粒组织，接着进行：
第三步：对第二步处理过的焊缝再次局部加热，温度控制在800～840℃之间，加热时间尽量短，对非加热区要采取冷却措施。然后再次在1000吨级压力机上采用顶锻的方式下压10毫米将焊缝处镦粗，使焊缝处变形量大于30％，再采用铣削方式去除焊缝周围突出板材的部分，使焊缝处与板材平齐。如达不到要求，可以反复多次，使焊缝处多次镦粗变形，直至焊缝组织和板材组织基本一致。检查焊缝质量(用金相法)，确认达到要求(焊缝及热影响区的晶粒组织得到细化)。进一步，第二次镦粗前，可将焊缝部分铣削至低于板材表面(类似于欠高焊的焊缝)，以得到更好的镦粗效果。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明的实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等同变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种钛及钛合金板材焊缝组织改善方法，其特征在于包括下述步骤：
a、在钛及钛合金板材对接端头焊缝处开对称的双“V”型坡口，坡口角度30～60度，然后对焊缝进行焊接，并使焊缝的宽度尽量的窄；
b、对焊缝处局部加热，温度控制在750～950℃之间，然后将焊缝处镦粗，使焊缝处变形量大于30％，再采用机械加工的方法去除焊缝周围突出板材的部分，使焊缝处与板材平齐即可。
2.根据权利要求1所述的钛及钛合金板材焊缝组织改善方法，其特征在于：对步骤b处理过的焊缝再次局部加热，温度控制在750～950℃之间，然后将焊缝处镦粗，使焊缝处变形量大于30％，再采用机械加工的方法去除焊缝周围突出板材的部分，使焊缝处与板材平齐即可，反复多次，使焊缝处多次变形，直至焊缝组织和板材组织基本一致。
3.根据权利要求2所述的钛及钛合金板材焊缝组织改善方法，其特征在于：第二次镦粗前，可将焊缝部分铣削至低于板材表面，以得到更好的镦粗效果。
4.根据权利要求1或2或3所述的钛及钛合金板材焊缝组织改善方法，其特征在于：所述焊缝处局部加热采用火焰加热或电阻加热方式；所述机械加工的方法去除焊缝周围突出板材的部分采用铣削方式。
5.根据权利要求4所述的钛及钛合金板材焊缝组织改善方法，其特征在于：所述焊缝处镦粗采用在压力机上进行顶锻的方式。
6.根据权利要求5所述的钛及钛合金板材焊缝组织改善方法，其特征在于：所述焊缝采用电子束焊或等离子焊焊接，且焊缝低于板材表面。
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