本申請涉及飛機(jī)鈦合金零件激光焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于鈦合金零件激光焊接氣體保護(hù)裝置。

背景技術(shù)：

激光焊接在大氣中進(jìn)行，所以氣體保護(hù)是鈦合金激光焊接最重要的環(huán)節(jié)。鈦是一種非?；顫姷慕饘伲捎诒砻嫘纬芍旅艿难趸?，使其在常溫下非常穩(wěn)定，但是在高溫下則有強(qiáng)烈的吸氧、吸氮和吸氫的能力，嚴(yán)重影響焊接接頭的力學(xué)性能與耐腐蝕性能。焊接時(shí)要求對焊接區(qū)及溫度高于200℃的區(qū)域進(jìn)行惰性氣體保護(hù)。鈦合金焊接中出現(xiàn)的氧化、氣孔和裂紋等問題又給焊接帶來了一定的難度，也限制了其更為廣泛的應(yīng)用，通過分析和查閱相關(guān)資料我們了解到鈦合金從250℃開始吸收氫，從500℃開始吸收氧，從600℃開始吸收氮，隨著溫度提高，鈦吸收氣體的能力更強(qiáng)，只有將空氣中的氧、氫、氮等與鈦有極強(qiáng)親和力的氣體與焊縫進(jìn)行隔離才能減少其對焊縫的氧化，進(jìn)而減少焊接缺陷的產(chǎn)生，滿足設(shè)計(jì)的要求。

如何解決鈦合金焊縫反面和正面溫度超過200℃區(qū)域的保護(hù)(焊縫正面焊槍噴嘴的氬氣保護(hù)是隨熔池移動(dòng)的，隨著熔池的移動(dòng)，形成焊縫的溫度不可能立即降至200℃以下)是解決鈦合金零件激光焊接的關(guān)鍵，也是我們必須要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本申請?zhí)峁┝艘环N能夠?qū)︹伜辖鹆慵す夂附訒r(shí)焊縫進(jìn)行保護(hù)的裝置。

一種用于鈦合金零件激光焊接氣體保護(hù)裝置，包括正面氣體保護(hù)裝置和背面氣體保護(hù)裝置，正面氣體保護(hù)裝置為一組固定在一起的L型排管，包括一根熔池同軸氣體保護(hù)管和四根焊縫同步氣體保護(hù)管，所有排管為可拆卸結(jié)構(gòu)，上半部分管路直徑小于下半部分管路直徑，排管下部設(shè)有氣體濾鏡，排管側(cè)面設(shè)有與激光頭連接的夾持裝置；高純氬氣通入排管，在管道內(nèi)形成一定的壓力和濃度后，經(jīng)過氣體濾鏡過濾，再通過同軸熔池氣體保護(hù)管和焊縫同步氣體保護(hù)管并作用于焊縫熔池和焊縫正面，最終達(dá)到焊縫在高溫狀態(tài)下的保護(hù)；背面氣體保護(hù)裝置包括工裝基座、氣體噴管和墊板，基座上開有與氣體噴管相配合的槽口，氣體噴管鑲嵌在槽口內(nèi)，管壁上均布有多個(gè)通氣孔，焊接時(shí)氬氣通過氣體噴管進(jìn)入氣體噴管上方的密封空間，持續(xù)通氣使得焊縫背面的空氣被氬氣排開，從而使焊接零件得到保護(hù)。

本裝置采用高純度氬氣，分成3路對焊縫進(jìn)行全方位的保護(hù)，即對焊接熔池的氣體保護(hù)、焊縫正面氣體保護(hù)和焊縫背面氣體保護(hù)。熔池的保護(hù)氣體與激光束同軸，從而保證了正面保護(hù)裝置中的同軸氣體保護(hù)管中向下吹出，與激光束之間約成12°夾角。管道變徑的增大了焊縫的保護(hù)范圍。本裝置還能控制氬氣流量的大小、均勻度、焊縫正面濃度。

焊縫兩側(cè)的紫銅墊板具有良好的導(dǎo)熱性，能讓焊縫盡快冷卻下來，以免成型好的焊縫再次被空氣氧化。

附圖說明

圖1保護(hù)裝置示意圖

圖2正面氣體保護(hù)裝置

圖3背面氣體保護(hù)裝置

圖4背面氣體保護(hù)裝置A-A視圖

圖中編號(hào)說明：1-工裝基座；2-壓塊；3-壓板；4-激光束；5-零件；6-正面氣體保護(hù)裝置；7-墊板；8-氣體噴管；9-焊縫；10-同軸氣體保護(hù)管；11-同步氣體保護(hù)管；12-氣體濾鏡；13-夾持裝置

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種用于鈦合金零件激光焊接氣體保護(hù)裝置，包括正面氣體保護(hù)裝置6和背面氣體保護(hù)裝置，正面氣體保護(hù)裝置6為一組固定在一起的L型排管，包括一根熔池同軸氣體保護(hù)管10和四根焊縫同步氣體保護(hù)管11，所有排管為可拆卸結(jié)構(gòu)，上半部分管路直徑小于下半部分管路直徑，排管下部設(shè)有氣體濾鏡12，排管側(cè)面設(shè)有與激光頭連接的夾持裝置13；高純氬氣通入排管，在管道內(nèi)形成一定的壓力和濃度后，經(jīng)過氣體濾鏡12過濾，再通過熔池同軸氣體保護(hù)管10和焊縫同步氣體保護(hù)管11并作用于焊縫熔池和焊縫正面，最終達(dá)到焊縫9在高溫狀態(tài)下的保護(hù)；背面氣體保護(hù)裝置包括工裝基座1、氣體噴管8和墊板7，工裝基座1上開有與氣體噴管8相配合的槽口，氣體噴管8鑲嵌在槽口內(nèi)，管壁上均布有多個(gè)通氣孔，焊接時(shí)氬氣通過氣體噴管8進(jìn)入氣體噴管上方的密封空間，持續(xù)通氣使得焊縫背面的空氣被氬氣排開，從而使焊接零件得到保護(hù)。氣體噴管8和墊板7均為紫銅材料。

以TC4鈦合金，退火態(tài)，規(guī)格為200×100×δ2的對接接頭為例進(jìn)行說明；將墊板7固定于工裝基座1，氣體噴管8置于槽中，焊接零件通過壓板3和壓塊2固定在工裝基座1上，調(diào)整焊接間隙并固定。通過焊縫的位置在激光頭上固定正面氣體保護(hù)裝置6，調(diào)節(jié)裝置的角度以及距零件表面的距離，尤其是要保證激光束4在通過同軸氣體保護(hù)管10缺口時(shí)的通暢性。

各路保護(hù)氣體流量根據(jù)保護(hù)拖罩結(jié)構(gòu)和焊接參數(shù)來調(diào)整，以排開罩內(nèi)空氣和迎面流動(dòng)空氣的最小流量為準(zhǔn)，流量過小保護(hù)不加，流量過大會(huì)形成紊流對焊接不利。以2mm厚度為例，熔池氣體保護(hù)流量為7.5L/min，焊縫正面的氣體流量為22.5L/min，焊縫背面的氣體流量為10L/min。

按照上述氣體保護(hù)流量，配合激光功率P＝4000W、焊接速度v＝3200mm/min、離焦量-2等參數(shù)下，焊縫正面和背面均為銀白色，經(jīng)X光檢查滿足航標(biāo)I級焊縫要求。