一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法技术

本发明专利技术涉及一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法，通过电子束焊工艺，对压气机转子的五条焊缝进行焊接。本好明采用合理的焊接顺序和焊接参数，控制焊接变形及焊缝质量，克服了产品整体刚性差、焊接量较大、焊接变形难以控制等技术难点，保证焊缝质量，满足设计要求。

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法
本专利技术涉及一种焊接方法，尤其是一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法。
技术介绍
航空产品轻量化要求越来越高，钛合金组件的应用也越来越广泛。如某航空发动机的压气机转子组件为TC11钛合金，作用是连接各级静子叶片，其结构如图1所示。该零件由六级压气机盘通过五条焊缝连接而成，其中焊缝Ⅰ的焊缝深度要求为7mm，焊缝Ⅱ～焊缝Ⅴ的焊缝深度要求为5mm。由于焊枪和加工刀具无法进入，若采用电子束焊的穿透焊方法，无法实现焊缝背面的焊后缺陷修理以及内腔中金属飞溅的清理。因此每条焊缝带有衬板8结构，如图1中的5所示，作用是聚集电子束焊过程排出的气孔等缺陷。压气机转子组件要求焊后六个压气机盘的同轴度要求≤0.20mm，并保证焊透深度，并将气孔等缺陷排除到衬板底部。由于产品具有整体刚性较差，同轴度要求高，装配间隙严格，焊缝数量较多等特点，因此焊后产品的整体同轴度难以保证，焊缝气孔容易超标。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法，该方法可以有效控制零件整体变形，保证焊后组件的同轴度要求。本专利技术的具体技术方案为，所述的焊接方法包括以下步骤：1.电子束焊前对压气机盘进行常规的酸洗和去氢处理，并在24小时内实施电子束焊接；2.将各级压气机盘进行逐级装入，装配后焊缝处间隙≤0.05mm；3.采用电子束焊对Ⅰ～Ⅴ处进行定位焊，所述的Ⅰ～Ⅴ依次为六级压气机盘中第一级至第六级压气机盘之间的焊缝，定位焊工艺参数为：均匀对称定位4段加速电压：150KV焊接电流：1.5～5.0mA聚焦电流：2400～2600mA焊接速度：8～20mm/s工件距焊枪距离：200～600mm4.采用电子束焊对Ⅰ～Ⅴ处进行电子束焊接，首先按焊缝Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ的顺序对每道焊缝进行封焊,封焊的参数为:加速电压：150KV焊接电流：0.2～2mA聚焦电流：2300～2600mA焊接速度：8～20mm/s工件距焊枪距离：200～600mm然后按焊缝Ⅱ→Ⅳ→Ⅰ→Ⅲ→Ⅴ的顺序进行正式焊接,正式焊接的参数为:加速电压：150KV焊接电流：4.0～10mA聚焦电流：2200～2550mA焊接速度：8～20mm/s工件距焊枪距离：200～600mm5.焊后进行常规的去应力热处理，以消除应力；6.对焊缝的区采用工业CT机进行检验，整个焊缝内部不允许有裂纹、未焊透、未熔合的情况；除衬板区外不允许有气孔；衬板区内单个气孔的尺寸≤1.5mm，气孔间最小间距为2D，其中D为最大气孔的尺寸；100mm长焊缝上气孔和和局部组织熔合不均匀缺陷总数不超过3个；若以上指标有任一不符合，视为焊接不合格，进行补焊；7.最终检验，对产品焊接后的同轴度进行检验。本专利技术通过上述电子束焊工艺，对压气机转子的五条焊缝进行焊接。采用合理的焊接顺序和焊接参数，控制焊接变形及焊缝质量，克服了产品整体刚性差、焊接量较大、焊接变形难以控制等技术难点，保证焊缝质量，满足设计要求。焊后产品的CT探伤检验后满足要求，并且六级压气机盘的同轴度满足≤0.20mm的要求。附图说明图1为压气机转子组件的结构示意图。具体实施方式如图所示，一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法包括以下步骤：1.电子束焊前对压气机盘进行常规的酸洗和去氢处理，并在24小时内实施电子束焊接；2.将各级压气机盘进行逐级装入，装配后焊缝处间隙≤0.05mm；3.采用电子束焊对Ⅰ～Ⅴ处进行定位焊，所述的Ⅰ～Ⅴ依次为六级压气机盘中第一级至第六级压气机盘之间的焊缝，定位焊工艺参数为：均匀对称定位4段加速电压：150KV焊接电流：1.5～5.0mA聚焦电流：2400～2600mA焊接速度：8～20mm/s工件距焊枪距离：200～600mm4..采用电子束焊对Ⅰ～Ⅴ处进行电子束焊接，首先按焊缝Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ的顺序对每道焊缝进行封焊,封焊的参数为:加速电压：150KV焊接电流：0.2～2mA聚焦电流：2300～2600mA焊接速度：8～20mm/s工件距焊枪距离：200～600mm然后按焊缝Ⅱ→Ⅳ→Ⅰ→Ⅲ→Ⅴ的顺序进行正式焊接,正式焊接的参数为:加速电压：150KV焊接电流：4.0～10mA聚焦电流：2200～2550mA焊接速度：8～20mm/s工件距焊枪距离：200～600mm5.焊后进行常规的去应力热处理，以消除应力；6.对焊缝的区采用工业CT机进行检验，整个焊缝内部不允许有裂纹、未焊透、未熔合的情况；除衬板8区外不允许有气孔；衬板8区内单个气孔的尺寸≤1.5mm，气孔间最小间距为2D，其中D为最大气孔的尺寸；100mm长焊缝上气孔和局部组织熔合不均匀缺陷总数不超过3个；若以上指标有任一不符合，视为焊接不合格，进行补焊；7.最终检验，对产品焊接后的同轴度进行检验。实施例某航空发动机压气机转子，材料为TC11钛合金，该零件由六级压气机盘通过五条焊缝连接而成，其中焊缝Ⅰ的焊缝深度要求为7mm，焊缝Ⅱ～焊缝Ⅴ的焊缝深度要求为5mm。并要求焊后六级压气机盘的同轴度要求≤0.20mm，并保证焊透深度，并将气孔等缺陷排除到衬板底部，气孔缺陷的探伤检测标准为：对焊缝区进行CT检验，整个焊缝内部不允许有裂纹、未焊透、未熔合的情况，除衬板区外不允许有气孔，衬板区内单个气孔的尺寸≤1.5mm；气孔间最小间距为2D，其中D为最大气孔的尺寸；100mm长焊缝上气孔和未熔合不超过3个；若以上指标有任一不符合，视为焊接不合格，需进行补焊。其具体的实施方式如下：1.电子束焊前对压气机盘进行常规的酸洗和去氢处理，并在24小时内实施电子束焊接；2.将各级压气机盘进行逐级装入，装配后焊缝处间隙的最大值为0.05mm；3.采用电子束焊对Ⅰ～Ⅴ处进行定位焊，所述的Ⅰ～Ⅴ依次为六级压气机盘中第一级至第六级压气机盘之间的焊缝，定位焊工艺参数见下表所示：4.采用电子束焊对Ⅰ～Ⅴ处进行电子束焊接，封焊和焊接参数见表2所示。焊接顺序为：首先按焊缝Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ的顺序对每道焊缝进行封焊；然后按焊缝Ⅱ→Ⅳ→Ⅰ→Ⅲ→Ⅴ的顺序进行正式焊接，焊接的参数为下表所示：5.焊后进行常规的去应力热处理，以消除应力；6.对焊缝的区采用工业CT机进行检验，整个焊缝内部无裂纹、未焊透、未熔合的情况；除衬板区外无气孔，衬板区内发现气孔1个，直径约为0.4mm，焊接质量符合要求；7.最终检验，检测零件的整体同轴度，为0.12mm，满足要求。结论：合格。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤：1)电子束焊前对压气机盘进行常规的酸洗和去氢处理，并在24小时内实施电子束焊接；2)将各级压气机盘进行逐级装入，装配后焊缝处间隙≤0.05mm；3)采用电子束焊对(Ⅰ～Ⅴ)处进行定位焊，定位焊工艺参数为：均匀对称定位4段加速电压：150Kv焊接电流：1.5～5.0mA聚焦电流：2400～2600mA焊接速度：8～20mm/s工件距焊枪距离：200～600mm4)采用电子束焊对Ⅰ～Ⅴ处进行电子束焊接，首先按焊缝(Ⅰ)→(Ⅱ)→(Ⅲ)→(Ⅳ)→(Ⅴ)的顺序对每道焊缝进行封焊,封焊的参数为:加速电压：150Kv焊接电流：0.2～2mA聚焦电流：2300～2600mA焊接速度：8～20mm/s工件距焊枪距离：200～600mm然后按焊缝(Ⅱ)→(Ⅳ)→(Ⅰ)→(Ⅲ)→(Ⅴ)的顺序进行正式焊接,正式焊接的参数为：加速电压：150Kv焊接电流：4.0～10mA聚焦电流：2200～2550mA焊接速度：8～20mm/s工件距焊枪距离：200～600mm5).焊后进行常规的去应力热处理，以消除应力；6)对焊缝的区进行CT检验，整个焊缝内部不允许有裂纹、未焊透、未熔合的情况，除衬板(8)区外不允许有气孔，衬板(8)区内单个气孔的尺寸≤1.5mm；气孔间最小间距为2D，其中D为最大气孔的尺寸；100mm长焊缝上气孔和未熔合不超过3个；若以上指标有任一不符合，视为焊接不合格，进行补焊；7)最终检验，对产品焊接后的同轴度进行检验。...

【技术特征摘要】
1.一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤：1)电子束焊前对压气机盘进行酸洗和去氢处理，并在24小时内实施电子束焊接；2)将各级压气机盘进行逐级装入，装配后焊缝处间隙≤0.05mm；3)采用电子束焊对Ⅰ～Ⅴ处进行定位焊，所述的Ⅰ～Ⅴ依次为六级压气机盘中第一级至第六级压气机盘之间的焊缝，定位焊工艺参数为：均匀对称定位4段加速电压：150KV焊接电流：1.5～5.0mA聚焦电流：2400～2600mA焊接速度：8～20mm/s工件距焊枪距离：200～600mm4)采用电子束焊对Ⅰ～Ⅴ处进行电子束焊接，首先按焊缝Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ的顺序对每道焊缝进行封焊,封焊的参数为:加速电压：150KV焊接电流：0.2～2mA聚焦电流：2300～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑欣，陈健，宋健，陈玉宝，张福霞，安晶，王振明，李佳，
申请(专利权)人：哈尔滨东安发动机集团有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23