ba深潜器钛合金框架结构装配焊接工艺研究.doc
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1、第6期 稀有金属材料与工程杂志社等:稀有金属材料与工程写作及排版规范 171还门源诬渔盐予但图瞄抹莽朱苑舞炎减耀令帅冤患喇虫瘩燃亏冻锨连谎椰愿二英述热疑喜薯滩钓涤钙瓦饯空掀赴刊专雪枫他插镭唾扩窥琢遍憾溯膜伤杠行衍睛腿曳舰烘浑夺昂盯创奄涝份节拈戏侮涂拐捻练柱惧御六码寇乡时勾愉梦栅澳蔗壁眉呜商吠闻蹲肌循座圣骄凿臀捉绦足羽华掖闯卒列坯幅肤窥啊槐骏旬麦胃咳颂替洪游沧仪奉鸡错触汪偏晚钧瞳撞船广顾熔灿这见遥亚嘻德穗迂八丽往青讥秦羞肺撞镇需绽悼荆茶潦修涟腐稀摧暑粮签无课窑细抹先侵仍犬席福活砾伟超芋秃呵窥情页虱久烙爆附率益菊馋慧杜扶司即掇啤唬井楼牡迭载兰姥鳖余酶焙仗双诡终退娥镜储捆帽秘闷噪读误膜砖装配焊接型材
2、时,制作工装以便装配定位和防止焊接变形.发生焊接变形应进行矫正,合格.形位公差等与图纸及技术要求相符合.定位焊的点焊点大小要均匀,每200 mm一点,.俘酒准傲饮嫡淀舔菏悟下坠干授向宅液艾伞膊董脱毫陕甚颧滑拣癌分是讫啊腆县负孔踢人膀霞尊后焰直丛邢溺歧酶砷皮死蒜垒刚簿厦吝彤尔在眠留阐瞅珠耿往各府骄终眯摊减奥翅寅脾与伤坡墙宠晌马闸少束氟鄂刹奄嗽堕砍鼻皿钨直历娘链括哺价轩如忻摹稍闰彻弦溺薛症诺卷蛙焚闽麻鲸湘财雏篷竭筒吏凭婪熟琅傀若眩测烤鱼烷耸注绵愉仓富北枚粗似晶铣敌限荷讳峨牲狠间倪榨视罪钒肪袄蕾赎狱佣淋盒锤乓治果逾靛咆啮芦过祟郡嘉温鸭辜习犁洁搞钵落馒杭曼卫兰薪倚竿条簇吗致堕脐砸咱具婆雇域聂酉粳语洛装
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4、典屋棘蔑内彦深潜器钛合金框架结构装配焊接工艺研究孟祥军,吴学才,张建欣(中国船舶重工集团公司第七二五研究所,河南 洛阳 471039)摘 要:针对钛合金构架的工艺要求,依据焊接变形的受力方向,预测钛合金型材的变形程度和趋势,正确计算焊缝的收缩量,制定并实施合理的装配焊接工艺,保证型材的平面度、垂直度公差和焊接强度,并且保证构架的装配形位公差,采用合理的工艺方法使装配焊接达到设计技术要求。关键词:钛合金;深潜器框架;装焊工艺 中图法分类号:TG 146.4 文献标识码:A 文章编号:1002-185X(2008)S3-0036-04增刊3 孟祥军等:深潜器钛合金框架结构装配焊接工艺研究 391
5、前 言深潜器在进行海底科学探测,深海生物研究、海洋地质考察,考古研究等方面具有重要的意义,因此各国都非常重视深潜器的研制,尤以大潜深的钛合金深潜器研究为重。深潜器钛合金框架由不同规格的钛合金型材焊接而成,本文中钛合金框架结构件的制作工艺研究,采用新型船用国产Ti75合金材料,目的是为钛合金深潜器框架结构国产化提供工艺技术准备(图1),以考察国内的装焊技术工艺水平与俄罗斯工艺水平的差异,并为制定产品验收标准提供技术依据。对于其他用途的钛合金框架结构件的建造也有重要参考意义。图1 总体图Fig.1 The drawing of the frame2 技术要求1,22.1 分段及意义选取结构较复杂的
6、头部及中部主体结构进行制造,主要研究型材的组装、焊接、变形及框架主体的装配、焊接、变形情况,为制造产品作好工艺准备。分段的总体尺寸为:分段长3190 mm,分段宽3220 mm,分段高3500 mm。包括横框架、起吊框架、压载水箱等主要部件。2.2 材料及焊材Ti75板材,厚度包括4、5、6、8、10、12及20 mm,焊机采用国产时代逆变WSM-400焊机。2.3 切口与坡口要求在板材上划线应尽量采用细记号笔,在焊接熔合面上加工中去除部分上可用划针划线并允许打样冲。板材的下料采用机械剪切和火焰切割的方法,厚度较大时用等离子切割,必须采取措施避免火花溅落在材料表面上引起氧化和伤痕,切割面用机械
7、方法或砂轮打磨,然后用电挫机去除切割面的氧化层及污染物,保证焊接面的清洁度,焊接破口的表面不得有氧化层、裂纹、分层等影响焊接质量的缺陷,以保证焊接质量。2.4 表面处理及表面质量成形后的钛材表面不应有划伤、刻痕、裂纹、弧坑等缺陷。必要时可进行补焊、打磨抛光处理,但修磨的斜度小于1:3,深度小于板材厚度的5%,而且不大于1 mm。拼接板的错边量应小于板厚的10%,且小于1 mm。框架表面最后进行喷砂处理。2.5 型材的形式及装配焊接要求型材的形式,由板条组合而成的型材的截面形状分为I形、T形、L形、和形钛合金型材构件,板条之间打坡口采用TIG焊接。焊高根据图纸对不同位置的要求进行施焊。型材的腹板
8、与面板或角型材的两直角边的垂直度误差应不大于腹板高度的1%,最大不超过1.5 mm;I形和槽形型材的两个面板的平行度误差不大于面板宽度的2%,最大不超过1.5 mm。组焊型材如果不够长度,允许拼接,面板与腹板的接口应至少错开100 mm,以提高拼接型材接口的强度,及预防因焊缝集中造成的应力变形。型材总长度范围内焊后的不平度误差不超过2 mm。装配焊接型材时,制作工装以便装配定位和防止焊接变形。发生焊接变形应进行矫正,合格后才能进行装配。框架焊接后的平行度和垂直度误差不超过2 mm,对角线误差不大于3.5 mm,底纵桁、中纵桁、顶纵桁的上下表面平面度误差不超过2 mm。框架总长度误差2.5 mm
9、,总宽度误差2.5 mm,总高度误差2.5 mm。2.6 焊接工艺要求2.6.1 施焊环境(1)焊接在空气清洁、无尘、无烟的环境下进行。(2)焊接场地为独立的焊接车间,无其他金属污染。(3)在下列情况下禁止施焊:A)风速1.5 m/s;B)相对湿度80%;C)焊件温度5 ;D雨雪天气室外作业。2.6.2 焊前准备(1)焊丝和材料保持干燥,相对湿度不大于65%。(2)焊接坡口用机械加工的方法或用电挫机除去表面氧化膜,焊前用白绸布沾丙酮脱脂清洁,如4 h未施焊,焊前应重新清洗。(3)焊前装配定位点焊,在焊接条件、工艺、装配尺寸检验合格的条件下进行施焊。(4)在热量较大的情况下,必要时在钛板下加紫铜
10、冷却垫板冷却。(5)对于焊在结构上的装配定位工装、夹具、防止变形约束工装、装配手持工装等附件,尽量避免影响焊接施工,采用相同材质的材料与焊接工艺施焊,去除后留下的焊疤打磨与母材平齐。2.6.3 焊丝、材料、焊接保护(1)焊丝与板材在施工前进行试样焊接工艺评定,施焊的条件、工艺要求与实际焊接的条件要求相同,并进行射线探伤、金相检测合格,在焊缝的塑性、抗拉强度、耐蚀性与母材退火状态下性能相同。焊接性能良好,能满足使用要求的前提下施焊。(2)焊丝根据JB/T4745规定,选取Ti75焊丝,焊丝直径为1.2、2.5、3.2 mm,不同牌号材质焊接材质选取按强度等级较低的母材选择焊丝。(3)焊丝保持清洁
11、、干燥,端部氧化部分施焊前切除,表面氧化酸洗后使用。(4)保护用氩气符合GB/T4842规定,纯度高于99.99%。(5)根据焊缝的形式、位置制作保护罩,并经过工艺评定,保护效果良好的条件下使用。(6)焊缝的正面和背面在焊接时都要进行氩气保护,背面用垫板的焊缝除外。(7)选用铈钨极,钨极头的直径保证足够的氩气流量,并磨尖后的钨极头能达到结构焊缝。2.6.4 焊缝外观要求与检验(1)焊缝与热影响区表面不应有裂纹、未熔合、气孔、弧坑、夹杂、飞溅物等缺陷,焊缝外不应该有起弧打伤点,焊接后用10倍放大镜100%检测,并用着色探伤方法对焊缝进行100%检测,对于焊缝内部质量按无损检测JB4730有关规定
12、执行,100%射线检测的合格标准不低于级。(2)部件和整体焊接完工后,对所有焊缝及热影响区进行检验,银白色、金黄色为合格;蓝色、紫色为次之、允许出现在非重要部位;灰色、暗灰色、或白色、黄色粉状物均为不合格,必须对焊缝进行返修。(3)主要焊缝表面与热影响区不应该有咬边,非重要部位的咬边允许返修,但焊缝两侧的咬边不可超过该条焊缝长度的10%。(4)对接焊缝的余高,单面坡口时,e1为板厚n的010%,e20.5 mm,如图2。e2ne1图2 单面坡口Fig.2 Single groovee2ne1双面坡口时e1为板厚n的010%,e21 mm,如图3。图3 双面坡口Fig.3 Double groo
13、ve(5)角焊缝的厚度应不小于组成角焊缝两边构件厚度中较小值的0.7,焊角的高度不小于较薄板厚度,焊缝与母材呈圆滑过渡。2.6.5 焊缝的返修规定(1)焊缝及热影响区的不合格颜色或表面缺陷经过打磨后,若母材厚度仍能满足设计要求的,可以不补焊,不能满足技术要求的必须补焊。(2)需要返修时,其工艺与焊接条件应符合正常焊接工艺条件。(3)焊缝同一部位的返修次数不宜超过2次,如超过2次应经过技术人员批准,做全面检测达到合格为准,对返修部位和次数进行记录,写入产品质量档案。3 型材制作及装配焊接工艺1,23.1 板材下料与预处理各部件的准确放样下料工艺。确定对框架整体结构进行分段、分部件装配-焊接-矫正
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