β相鈦合金薄壁環件的閃光焊成形方法
2023-06-13 19:24:36
專利名稱：β相鈦合金薄壁環件的閃光焊成形方法
技術領域：
本發明涉及一種焊接方法，特別是涉及了 β相鈦合金薄壁環件的閃光焊成形方法。
背景技術：
隨著航空、航天、船舶、燃氣輪機、風能、核能及軸承等行業對環件需求的增加，採用傳統軋制方法成形的環件由於機械加工餘量大、材料利用率低，不僅浪費大量的材料，而且還使環件的成本居高不下。而採用閃光焊接工藝生產的環件，機加餘量少，材料利用率高，成本也隨之大大降低，有利於使環件成形朝著精密成形技術方向發展。
1999年11月3日公開的中國發明專利說明書CN 1233548Α公開了一種汽車、摩託車鋁合金車輪閃光焊接工藝，該工藝針對車輪採用的工藝流程為前處理一焊接條件設定—裝夾工件一閃光一頂鍛一保壓一松夾具一修整，解決了鋁合金車輪環件的焊接成形技術問題，所述車輪即為薄壁環件。但是，在採用閃光焊工藝焊接薄壁環件例如β相鈦合金薄壁環件的過程中，環坯焊縫處兩端面之間的距離如果控制不好就會造成閃光中止，從而影響焊接的持續進行和焊縫質量，嚴重時還會造成焊接件報廢。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種焊接時焊縫處的兩端面之間通過保持一定的距離來實現β相鈦合金薄壁環件的閃光焊成形方法，該方法能夠使環件在閃光焊過程中持續地進行，從而提高焊接質量。為解決上述技術問題，本發明所述β相鈦合金薄壁環件的閃光焊成形方法，其技術方案包括以下步驟把帶開口的β相鈦合金D形環坯裝進功率為1000KVA的閃光對焊機，使其開口處左、右兩側的直邊分別被所述焊機的左、右兩側帶電極的夾緊裝置以6ΚΝ 9ΚΝ的夾緊力夾緊；啟動所述焊機驅動D形環坯的右側直邊朝左側直邊方向移動使所述環坯的開口閉合，在所述焊機的兩級間施加7V 18V的焊接電壓，使所述環坯開口處的左端面與右端面上的細小接觸點通過電流密度為20 A/mm 2 180 A/mm2閃光電流後發熱熔化，形成連接兩端金屬的液體過梁並發生爆破後高速向外噴射形成閃光，所述左、右兩端面間的閃光燒損速度為2. 8mm 5. 6mm/s ;接著驅動所述環還開口處的右端面朝左端面以I. 8mm/s 2. 6mm/s的初始速度和O. 5mm/s2 I. Omm/s2的加速度作加速進給運動,所述左端面與右端面之間不斷形成液體過梁和不斷爆破，所述左端面與右端面之間的距離< 10mm，閃光過程持續進行，直到經過4iT6S的閃光時間後達到預定的閃光留量15mm 25mm，閃光過程結束，被閃光燒化後的左端面和右端面之間被一層很薄的熔融金屬覆蓋；斷開所述焊機兩級間的電壓，驅動D型環坯的右側直邊以80 mm/s 120mm/s的速度高速向左側直邊方向移動，使所述被閃光燒化後的右端面和左端面在IlKN 17KN的頂鍛力作用下撞擊在一起，所述環坯被頂鍛成形為閃光焊薄壁環件；所述薄壁環件在頂鍛力的作用下保壓20s 30s後從焊機上拆卸出來。閃光過程中，所述D型環坯開口處的右端面向左端面的初始進給速度、閃光加速度與閃光燒損速度之間的關係如下V1S V0+2V^，式中V1 -閃光燒損速度(mm/s); V0 —閃光過程中D型環坯開口處的右端面向左端面進給時的初速度(mm/s)；a-閃光加速度(mm/s2);所述β相鈦合金優選為ΤΒ2。所述環件的軸向截面尺寸最大為65mmX30mm。與現有技術相比，本發明的有益效果如下本發明所述β相鈦合金薄壁環件的閃光焊成形方法，在焊接過程中D型環坯開口處的左端面和右端面之間的距離必須小於或等於一定值，才能保證接觸點不斷被熔化和被閃光爆破出去，這是熔融金屬形成過梁的必要條件。對於本發明採用功率為1000KVA的閃光對焊機來說，在給定的工藝參數條件下，這一定值等於10_，因此，所述左端面和右端面之間的距離必須< 10mm，才能保證閃光過程持續進行，提高焊接質量；若所述左端面和右端面之間的距離大於10mm，熔融金屬就無法形成過梁，導致閃光過程出現斷路情況從而造成閃光中止，影響焊接進度並有可能造成焊接件報廢。閃光過程中，由於D型環坯開口處的右端面向左端面的進給速度V2是隨著時間而逐漸增大的，而閃光燒損速度V1在給定工藝參數條件下是不變的，因此，閃光開始初期V2 <V1，所述左端面和右端面之間的間距不斷增大，當所述左端面和右端面之間的間距=IOmm,達到了熔融金屬形成過梁的臨界值，V2 = V1;若此時繼續在V2 10mm，所述左端面和右端面之間就無法形成過梁而產生斷路，閃光中止。因此，當所述左端面和右端面之間的間距達到IOmm後，必須在％ > V1的條件下繼續閃光，才能使所述左端面和右端面之間的間距逐步縮小，使閃光過程得以持續和穩定地進行，直到閃光過程結束所述左、右兩端面的接觸面被一層很薄的熔融金屬覆蓋為止。設所述右端面向左端面進給的初始速度為Vtl,則有式①V2= V0 + at;由於所述左、右端面閃光燒損掉的距離為V1 t,所述右端面向左端面的進給距離為Vot+ ^at2，要使所述左端面和右端面之間的距離彡10mm，則有式②V1 — (V0t + ^af2) ^lO當所述左端面和右端面之間的間距=10mm，達到了熔融金屬形成過梁的臨界值，則有式③V2= V1
由上述式① 式③可推導出
權利要求
1.一種β相鈦合金薄壁環件的閃光焊成形方法，其特徵在於，包括以下步驟 把帶開口的β相鈦合金D形環坯裝進功率為1000KVA的閃光對焊機，使其開口處左、右兩側的直邊分別被所述焊機的左、右兩側帶電極的夾緊裝置以6ΚΝ 9ΚΝ的夾緊力夾緊； 啟動所述焊機驅動D形環坯的右側直邊朝左側直邊方向移動使所述環坯的開口閉合，在所述焊機的兩級間施加7V 18V的焊接電壓，使所述環坯開口處的左端面與右端面上的細小接觸點通過電流密度為20 A/mm 2 180 A/mm2閃光電流後發熱熔化，形成連接兩端金屬的液體過梁並發生爆破後高速向外噴射形成閃光，所述左、右兩端面間的閃光燒損速度為2. 8mm 5. 6mm/s ;接著驅動所述環還開口處的右端面朝左端面以I. 8mm/s^2. 6mm/s的初始速度和O. 5mm/s2 I. Omm/s2的加速度作加速進給運動，所述左端面與右端面之間不斷形成液體過梁和不斷爆破，所述左端面與右端面之間的距離< 10mm，閃光過程持續進行，直到經過4iT6S的閃光時間後達到預定的閃光留量15mm 25mm，閃光過程結束，被閃光燒化後的左端面和右端面之間被一層很薄的熔融金屬覆蓋； 斷開所述焊機兩級間的電壓，驅動D型環坯的右側直邊以80 mm/s 120mm/s的速度高速向左側直邊方向移動，使所述被閃光燒化後的右端面和左端面在IlKN 17KN的頂鍛力作用下撞擊在一起，所述環坯被頂鍛成形為閃光焊薄壁環件； 所述薄壁環件在頂鍛力的作用下保壓20s 30s後從焊機上拆卸出來。
2.根據權利要求I所述的β相鈦合金薄壁環件的閃光焊成形方法，其特徵在於，所述閃光燒損速度滿足以下條件 Vi^ Vo+ 2yf5a ，式中 V1 -閃光燒損速度(mm/s)； V0 —閃光過程中D型環坯開口處的右端面向左端面進給時的初速度(mm/s); a-閃光加速度(mm/s2)。
3.根據權利要求I所述的β相鈦合金薄壁環件的閃光焊成形方法，其特徵在於所述β相鈦合金是ΤΒ2。
4.根據權利要求I 3中任一項所述的β相鈦合金薄壁環件的閃光焊成形方法，其特徵在於所述環件的軸向截面尺寸最大是65mmX 30mm。
全文摘要
本發明公開了一種β相鈦合金薄壁環件的閃光焊成形方法，其步驟為把D型環坯裝進焊機使其開口閉合，在焊機的兩極間施加7V～18V的電壓，使環坯開口處的左、右端面通過電流密度為20 A/mm2～180 A/mm2閃光電流發熱熔化形成過梁並發生爆破後形成閃光；環坯的閃光燒損速度為2.8mm～5.6mm/s，驅動環坯的右端面以1.8mm/s~2.6mm/s的初速度和0.5mm/s2～1.0mm/s2的加速度向左端面作加速進給運動，從而保證左、右端面之間的距離≤10mm；閃光完成後，驅動環坯的右側直邊向左側直邊高速移動，在11KN～17KN的頂鍛力作用下使左、右端面撞擊在一起，形成閃光焊薄壁環件，並在頂鍛力的作用下保壓20s～30s。該方法能夠使閃光過程持續穩定地進行，從而提高焊縫質量。
文檔編號B23K11/04GK102962568SQ20121048062
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月23日 優先權日2012年11月23日
發明者江飛龍, 葉俊青, 楊國平, 楊晉, 肖靈, 高先模, 蘇榮智 申請人:貴州安大航空鍛造有限責任公司