一种大尺寸双相不锈钢环形工件激光焊接的方法技术

本发明专利技术涉及一种大尺寸双相不锈钢环形工件激光焊接的方法，属于激光焊接技术领域。主要步骤包括：将第一工件、第二工件和第三工件同轴对接装配；制作激光焊接内壁支撑工装；将定位完成的第一工件、第二工件和第三工件套装在激光焊接内壁支撑工装的外壁；制作激光焊接外壁气保护工装；将外部激光焊机调整至与对接缝垂直，调整激光焊接外壁气保护工装与焊缝的距离e，以及激光焊接外壁气保护工装与外部激光焊机的夹角d；分别对第一工件和第二工件的对接缝、第二工件和第三工件的对接缝进行激光焊接。本发明专利技术实现了双相不锈钢环形工件激光焊缝X光检查合格率由30％提高至90％，避免了X光检查不合格导致返修延误进度和增加成本的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种大尺寸双相不锈钢环形工件激光焊接的方法


[0001]本专利技术属于激光焊接
，涉及一种大尺寸双相不锈钢环形工件激光焊接的方法。

技术介绍

[0002]以往，此类1Cr21Ni5Ti双相不锈钢环形工件采用自动氩弧焊的方式焊接。不足之处是：自动氩弧焊热输入量大，导致焊缝变形大，焊后校形难度和工作量较大；而将1Cr21Ni5Ti双相不锈钢环形工件对接焊缝改为激光焊接后，由于激光焊缝内部极易出现气孔缺陷，导致焊缝X光检查合格率极低，约为30％，不合格的产品需打磨排除缺陷后，再使用手工氩弧焊的方式补焊，严重影响产品生产进度。

技术实现思路

[0003]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种大尺寸双相不锈钢环形工件激光焊接的方法，实现双相不锈钢环形工件激光焊缝X光检查合格率由30％提高至90％，避免了X光检查不合格导致返修延误进度和增加成本的问题。
[0004]本专利技术解决技术的方案是：
[0005]一种大尺寸双相不锈钢环形工件激光焊接的方法，包括如下步骤：
[0006]步骤一、清理第一工件、第二工件和第三工件对接部位，将第一工件、第二工件和第三工件同轴对接装配并采用手工氩弧焊的方式定位；
[0007]步骤二、制作激光焊接内壁支撑工装，包括主轴、小支撑盘、大支撑盘、小支撑盘总进气接头、大支撑盘总进气接头、n个小支撑盘分区进气接头、n个大支撑盘分区进气接头和吊环；
[0008]步骤三、通过吊装吊环，将激光焊接内壁支撑工装装夹至外部激光焊机转台上；并将定位完成的第一工件、第二工件和第三工件套装在激光焊接内壁支撑工装的外壁，保证第一工件的大径端处内壁与小支撑盘外壁紧密贴合，第三工件的小径端处内壁与大支撑盘外壁紧密贴合；
[0009]步骤四、制作激光焊接外壁气保护工装；包括钢管、铜管、陶瓷嘴和滤网；
[0010]步骤五、将外部激光焊机调整至与对接缝垂直，调整激光焊接外壁气保护工装与焊缝的距离e，以及激光焊接外壁气保护工装与外部激光焊机的夹角d；分别对第一工件和第二工件的对接缝、第二工件和第三工件的对接缝进行激光焊接。
[0011]在上述的大尺寸双相不锈钢环形工件激光焊接的方法，所述步骤一中，第一工件、第二工件和第三工件均为中空锥段结构；第一工件、第二工件和第三工件材料均为1Cr21Ni5Ti不锈钢，厚度为2mm
‑
3mm；第三工件轴向竖直设置在最低端，且小径端向上放置；第二工件同轴对接在第三工件的顶部，且第二工件的大径端与第三工件的小径端对接；第一工件同轴对接在第二工件的顶部，且第一工件的大径端与第二工件的小径端对接。
[0012]在上述的大尺寸双相不锈钢环形工件激光焊接的方法，所述步骤一中，手工氩弧
焊的工艺参数为：
[0013]定位点长度为10
‑
20mm；相邻两个定位点间距为20
‑
30mm；校正对接后，要求错位不大于0.15mm，间隙不大于0.15mm。
[0014]在上述的大尺寸双相不锈钢环形工件激光焊接的方法，所述步骤二中，激光焊接内壁支撑工装具体结构为：
[0015]主轴轴向竖直放置；吊环固定安装在主轴的顶部；小支撑盘水平套装在主轴的外壁，且小支撑盘对应于第一工件与第二工件的对接缝处；n个小支撑盘分区进气接头沿周向均匀安装在小支撑盘的底部；小支撑盘总进气接头固定安装在主轴的侧壁处，且位于小支撑盘的下方；小支撑盘总进气接头与n个小支撑盘分区进气接头连通；大支撑盘水平套装在主轴的外壁，且大支撑盘对应于第二工件与第三工件的对接缝处；n个大支撑盘分区进气接头沿周向均匀安装在大支撑盘的底部；大支撑盘总进气接头固定安装在主轴的侧壁处，且位于大支撑盘的下方；大支撑盘总进气接头与n个大支撑盘分区进气接头连通。
[0016]在上述的大尺寸双相不锈钢环形工件激光焊接的方法，所述小支撑盘为锥段结构；小支撑盘的侧壁外型面与第一工件和第二工件的内型面适配；大支撑盘为锥段结构；大支撑盘的侧壁外型面与第二工件和第三工件的内型面适配。
[0017]在上述的大尺寸双相不锈钢环形工件激光焊接的方法，所述小支撑盘外壁周向设置有第一环槽，第一环槽的位置对应于第一工件与第二工件的对接缝处；第一环槽沿周向均布n个第一通孔；n个第一通孔与n个小支撑盘分区进气接头一一对应且连通；第一环槽的宽度b为15
‑
20mm，深度c为5
‑
12mm；第一通孔的直径a为4
‑
6mm。
[0018]在上述的大尺寸双相不锈钢环形工件激光焊接的方法，所述大支撑盘外壁周向设置有第二环槽，第二环槽的位置对应于第二工件与第三工件的对接缝处；第二环槽沿周向均布n个第二通孔；n个第二通孔与n个大支撑盘分区进气接头一一对应且连通；第二环槽的宽度b为15
‑
20mm，深度c为5
‑
12mm；第二通孔的直径a为4
‑
6mm；n为正整数且6≤n≤8。
[0019]在上述的大尺寸双相不锈钢环形工件激光焊接的方法，所述激光焊接外壁气保护工装的具体结构为：
[0020]铜管同轴套装在钢管的轴向底端，并焊接；陶瓷嘴套装在铜管的轴向底端，且陶瓷嘴与铜管螺纹连接；陶瓷嘴内部设置有与铜管连通的通道；在陶瓷嘴通道内设置2
‑
4层目数为70
‑
100的滤网。
[0021]在上述的大尺寸双相不锈钢环形工件激光焊接的方法，所述激光焊接外壁气保护工装与焊缝的距离e为1
‑
2mm；激光焊接外壁气保护工装与外部激光焊机的夹角d为45
°‑
60
°
。
[0022]在上述的大尺寸双相不锈钢环形工件激光焊接的方法，激光焊接时，外部保护气通过小支撑盘总进气接头进入各小支撑盘分区进气接头，再进入第一环槽中；外部保护气通过大支撑盘总进气接头进入各大支撑盘分区进气接头，再进入第二环槽中；外部保护气依次通过钢管、铜管、陶瓷嘴喷在焊接区域；焊接工艺参数为：激光功率为3000
‑
4500W，焊接速度为1200
‑
2100mm/min。
[0023]本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
[0024](1)本专利技术采用经过优化的专用激光焊接工装、正面气保护工装、合适的激光焊接参数，最终使得X光检查一次合格率由30％提高至90％以上，避免了X光检查不合格导致的
返修工作，降低了生产成本；
[0025](2)本专利技术采用陶瓷与金属结合的正面气保护工装，延长了正面气保护工装的连续使用时间，使得正面气保护工装的连续使用时间由20秒延长至40秒，避免了正面气保护工装在激光热辐射作用下变形损坏而影响气保护效果；
[0026](3)本专利技术设计制造的激光焊接工装和正面气保护工装极大地提高了激光焊接过程中的气保护效果，同时延长了正面气保护工装的使用寿命，增大了单次连续焊接的长度，从而提高了焊接效率；此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大尺寸双相不锈钢环形工件激光焊接的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、清理第一工件(1)、第二工件(2)和第三工件(3)对接部位，将第一工件(1)、第二工件(2)和第三工件(3)同轴对接装配并采用手工氩弧焊的方式定位；步骤二、制作激光焊接内壁支撑工装，包括主轴(4)、小支撑盘(7)、大支撑盘(8)、小支撑盘总进气接头(9)、大支撑盘总进气接头(10)、n个小支撑盘分区进气接头(11)、n个大支撑盘分区进气接头(12)和吊环(13)；步骤三、通过吊装吊环(13)，将激光焊接内壁支撑工装装夹至外部激光焊机转台上；并将定位完成的第一工件(1)、第二工件(2)和第三工件(3)套装在激光焊接内壁支撑工装的外壁，保证第一工件(1)的大径端处内壁与小支撑盘(7)外壁紧密贴合，第三工件(3)的小径端处内壁与大支撑盘(8)外壁紧密贴合；步骤四、制作激光焊接外壁气保护工装；包括钢管(15)、铜管(16)、陶瓷嘴(17)和滤网(18)；步骤五、将外部激光焊机调整至与对接缝垂直，调整激光焊接外壁气保护工装与焊缝的距离e，以及激光焊接外壁气保护工装与外部激光焊机的夹角d；分别对第一工件(1)和第二工件(2)的对接缝、第二工件(2)和第三工件(3)的对接缝进行激光焊接。2.根据权利要求1所述的大尺寸双相不锈钢环形工件激光焊接的方法，其特征在于：所述步骤一中，第一工件(1)、第二工件(2)和第三工件(3)均为中空锥段结构；第一工件(1)、第二工件(2)和第三工件(3)材料均为1Cr21Ni5Ti不锈钢，厚度为2mm
‑
3mm；第三工件(3)轴向竖直设置在最低端，且小径端向上放置；第二工件(2)同轴对接在第三工件(3)的顶部，且第二工件(2)的大径端与第三工件(3)的小径端对接；第一工件(1)同轴对接在第二工件(2)的顶部，且第一工件(1)的大径端与第二工件(2)的小径端对接。3.根据权利要求1所述的大尺寸双相不锈钢环形工件激光焊接的方法，其特征在于：所述步骤一中，手工氩弧焊的工艺参数为：定位点长度为10
‑
20mm；相邻两个定位点间距为20
‑
30mm；校正对接后，要求错位不大于0.15mm，间隙不大于0.15mm。4.根据权利要求1所述的大尺寸双相不锈钢环形工件激光焊接的方法，其特征在于：所述步骤二中，激光焊接内壁支撑工装具体结构为：主轴(4)轴向竖直放置；吊环(13)固定安装在主轴(4)的顶部；小支撑盘(7)水平套装在主轴(4)的外壁，且小支撑盘(7)对应于第一工件(1)与第二工件(2)的对接缝处；n个小支撑盘分区进气接头(11)沿周向均匀安装在小支撑盘(7)的底部；小支撑盘总进气接头(9)固定安装在主轴(4)的侧壁处，且位于小支撑盘(7)的下方；小支撑盘总进气接头(9)与n个小支撑盘分区进气接头(11)连通；大支撑盘(8)水平套装在主轴(4)的外壁，且大支撑盘(8)对应于第二工件(2)与第三工件(3)的对接缝处；n个大支撑盘分区进气接头(12)沿周向均匀安装在大支撑盘...

【专利技术属性】
技术研发人员：王英杰，张勤练，朱笑睿，宋硕，郑生坤，赵纪钊，
申请(专利权)人：西安航天发动机有限公司，
类型：发明
国别省市：