時(shí)效態(tài)鈦合金零件的電子束焊接及焊后熱處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于焊接加工技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及鐵合金零件的焊接及配套的熱處理方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 關(guān)于鐵合金零件的焊接及配套的熱處理，一般是將鐵合金零件在固溶狀態(tài)下進(jìn)行 焊接，焊后再進(jìn)行固溶熱處理和時(shí)效熱處理。所述在固溶狀態(tài)下進(jìn)行焊接，是指將鐵合金零 件在焊前進(jìn)行固溶熱處理后再進(jìn)行焊接。上述方法的不足之處在于：1、對于已進(jìn)行精加工 或已部分進(jìn)行精加工的零件（例如發(fā)動(dòng)機(jī)二級盤焊接組件中的葉盤與軸頸），固溶狀態(tài)下 進(jìn)行焊接后再進(jìn)行固溶熱處理和時(shí)效熱處理會(huì)導(dǎo)致零件變形，使零件不符合要求；2、在固 溶狀態(tài)下難于對待焊接鐵合金零件進(jìn)行超聲波檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種時(shí)效態(tài)鐵合金零件的電子束焊 接及焊后熱處理方法，W避免鐵合金零件的變形及解決待焊接鐵合金零件的超聲波檢測問 題。
[0004] 本發(fā)明所述時(shí)效態(tài)鐵合金零件的電子束焊接及焊后熱處理方法，步驟如下： 陽00引 （1)電子束焊接
[0006] 將時(shí)效態(tài)鐵合金零件的焊接部位用真空電子束焊機(jī)進(jìn)行焊接；
[0007] 似焊后熱處理
[0008] 將焊接后的時(shí)效態(tài)鐵合金零件放入退回爐中進(jìn)行去應(yīng)力退火。
[0009] 上述方法中，時(shí)效態(tài)鐵合金零件是指在焊前進(jìn)行了精加工，且精加工后依次進(jìn)行 了固溶熱處理和時(shí)效熱處理的鐵合金零件。當(dāng)鐵合金零件的材料為TC17時(shí)，固溶熱處理的 溫度為790~810°C、保溫時(shí)間為3. 5~4. 5小時(shí)，保溫結(jié)束后，水冷至室溫；時(shí)效熱處理的 溫度為615~635°C，保溫時(shí)間為1. 5~2. 5小時(shí)，保溫結(jié)束后，隨爐冷卻至室溫。
[0010] 上述方法中，去應(yīng)力退火的工藝及工藝參數(shù)根據(jù)鐵合金零件的具體材料確定。當(dāng) 鐵合金零件的材料為TC17時(shí)，去應(yīng)力退火的工藝及工藝參數(shù)為：將焊接后的時(shí)效態(tài)鐵合 金零件加熱至265°C~365°C保溫25min~35min，然后繼續(xù)加熱至400°C~450°C保溫 25min~35min，再繼續(xù)加熱至610°C~630°C保溫3.化~4.化，保溫結(jié)束后，W55°CA~ 100°CA的冷卻速度冷卻至400°C~450°C，再W不高于55°CA的冷卻速度冷卻至150°C~ 260°C，然后隨爐冷卻至室溫出爐；W55°CA~100°CA的冷卻速度冷卻至400°C~450°C 時(shí)，冷卻速度的控制應(yīng)使冷卻時(shí)間不超過化。
[0011] 上述方法中，電子束焊接時(shí)焊接電流、加速電壓和焊接速度等焊接工藝參數(shù)的 選擇主要取決于焊接部位接頭的厚度。當(dāng)時(shí)效態(tài)鐵合金零件的焊接部位接頭的厚度為 16mm~18mm時(shí)，焊接電流控制在48mA~58mA，加速電壓控制在149KV~15化V，焊接速度 控制在 14. 4mm/S~17. 6mm/s。
[0012] 本發(fā)明所述方法具有W下有益效果：
[0013] 1、本發(fā)明所述方法為鐵合金零件的焊接及配套熱處理提供了一種新方法，填補(bǔ)了 在時(shí)效態(tài)下焊接鐵合金零件的技術(shù)空白。
[0014] 2、使用本發(fā)明所述方法，有效的解決了已進(jìn)行精加工或已部分進(jìn)行精加工的鐵合 金零件（例如發(fā)動(dòng)機(jī)二級盤焊接組件中的葉盤與軸頸）因在固溶狀態(tài)下進(jìn)行焊接及焊接后 配套熱處理導(dǎo)致的零件變形問題。
[0015] 3、使用本發(fā)明所述方法，在焊前可對待焊接鐵合金零件進(jìn)行超聲波檢測。
[0016] 4、試驗(yàn)表明，本發(fā)明所述方法得到的鐵合金焊接件接頭，其沖擊功和抗拉強(qiáng)度與 在固溶態(tài)進(jìn)行焊接并在焊后進(jìn)行固溶熱處理和時(shí)效熱處理得到的鐵合金焊接件接頭相當(dāng) (見實(shí)施例和對比例），符合接頭的機(jī)械性能要求。
【附圖說明】
[0017] 圖1是實(shí)施例、對比例中待焊接鐵合金零件葉盤、軸頸在焊接時(shí)的相互位置關(guān)系 圖。
[0018] 圖中，1-軸頸、2-葉盤、3-焊接部位、h-焊接部位接頭厚度。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明所述時(shí)效態(tài)鐵合金零件的電子束焊接及焊 后熱處理方法作進(jìn)一步說明。
[0020] 實(shí)施例
[0021] 本實(shí)施例中，被焊接鐵合金零件為發(fā)動(dòng)機(jī)二級盤組件中的葉盤和軸頸（見圖1)， 它們的材料均為TC17,焊接部位接頭的厚度為17mm。焊接前所述葉盤和軸頸已部分進(jìn)行精 加工，不適合在固溶態(tài)下進(jìn)行焊接。
[0022] 本實(shí)施例的操作如下： 陽〇2引 （1)焊前處理
[0024] 將待焊接TC17鐵合金零件加熱至800°C保溫4小時(shí)進(jìn)行固溶熱處理，保溫時(shí)間到 達(dá)后，水冷至室溫，然后再加熱至625°C保溫2小時(shí)進(jìn)行時(shí)效熱處理，保溫時(shí)間到達(dá)后隨爐 冷卻至室溫形成時(shí)效態(tài)TC17鐵合金零件； 陽0對 似電子束焊接
[00%] 將步驟（1)形成的時(shí)效態(tài)鐵合金零件按圖1所述方式放置，用德國SST公司制造 的真空電子束焊機(jī)（型號KS150-G150KM)將葉盤2和軸頸1進(jìn)行對接焊，焊接工藝參數(shù)：焊 接電流53mA，加速電壓150KV，焊接速度16mm/s;
[0027] (3)焊后熱處理
[0028] 將步驟（2)焊接后的時(shí)效態(tài)鐵合金零件放入退回爐中進(jìn)行去應(yīng)力退火，去應(yīng)力退 火的工藝及工藝參數(shù)為：首先加熱至315°C保溫30min，然后繼續(xù)加熱至425°C保溫30min， 再繼續(xù)加熱至620°C保溫地，保溫結(jié)束后，W80°CA的冷卻速度冷卻至425°C，再W50°C/ h的冷卻速度冷卻至260。然后隨爐冷卻至室溫出爐。
[0029] 對比例
[0030] 本對比例W鐵合金TC17鍛造了與實(shí)施例相同的零件一一發(fā)動(dòng)機(jī)二級盤組件中的 葉盤和軸頸，對鍛件僅進(jìn)行了初步加工，使其焊接部位接頭的厚度為17mm，然后采用下述操 作： 陽0川 （1)焊前處理
[0032] 將待焊接TC17鐵合金零件加熱至800°C保溫4小時(shí)進(jìn)行固溶熱處理，保溫時(shí)間到 達(dá)后，水冷至室溫形成固溶態(tài)TC17鐵合金零件； 陽〇3引 似電子束焊接
[0034] 將步驟（1)形成的固溶態(tài)鐵合金零件按圖1所述方式放置，用德國SST公司制造 的真空電子束焊機(jī)（型號KS150-G150KM)進(jìn)行對接焊，焊接工藝參數(shù)：焊接電流53mA，加速 電壓150KV，焊接速度16mm/s;
[0035] (3)焊后熱處理
[0036] 將步驟（2)焊接后的固溶態(tài)鐵合金零件加熱至800°C保溫100分鐘進(jìn)行固溶熱處 理，保溫時(shí)間到達(dá)后，水冷至室溫，然后再加熱至550°C保溫4. 5小時(shí)進(jìn)行時(shí)效熱處理，保溫 時(shí)間到達(dá)后隨爐冷卻至室溫。
[0037] 實(shí)施例和對比例所得到的發(fā)動(dòng)機(jī)二級盤焊接組件的焊接接頭的機(jī)械性能見下 表：
[0038]
[0039] 從上表可W看出，本發(fā)明所述方法得到的焊接組件接頭的機(jī)械性能符合要求，焊 接組件接頭的沖擊功和抗拉強(qiáng)度與固溶態(tài)下焊接及其焊后熱處理工藝形成的焊接組件接 頭相當(dāng)，屈服強(qiáng)度和斷后延伸率優(yōu)于固溶態(tài)下焊接及其焊后熱處理工藝形成的焊接組件接 頭。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 時(shí)效態(tài)鈦合金零件的電子束焊接及焊后熱處理方法，其特征在于步驟如下： (1) 電子束焊接 將時(shí)效態(tài)鈦合金零件的焊接部位用真空電子束焊機(jī)進(jìn)行焊接； (2) 焊后熱處理 將焊接后的時(shí)效態(tài)鈦合金零件放入退回爐中進(jìn)行去應(yīng)力退火。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述時(shí)效態(tài)鈦合金零件的電子束焊接及焊后熱處理方法，其特征在 于當(dāng)鈦合金零件的材料為TC17時(shí)，去應(yīng)力退火的工藝及工藝參數(shù)為：將焊接后的時(shí)效態(tài)鈦 合金零件加熱至265°C~365°C保溫25min~35min，然后繼續(xù)加熱至400°C~450°C保溫 25min~35min，再繼續(xù)加熱至610°C~630°C保溫3. 5h~4. 5h，保溫結(jié)束后，以55°C/h~ 100°C/h的冷卻速度冷卻至400°C~450°C，再以不高于55°C/h的冷卻速度冷卻至150°C~ 260°C，然后隨爐冷卻至室溫出爐；以55°C/h~100°C/h的冷卻速度冷卻至400°C~450°C 時(shí)，冷卻速度的控制應(yīng)使冷卻時(shí)間不超過3h。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述時(shí)效態(tài)鈦合金零件的電子束焊接及焊后熱處理方法，其 特征在于當(dāng)時(shí)效態(tài)鈦合金零件的焊接部位接頭的厚度為16mm~18mm時(shí)，焊接電流控制在 48mA~58mA，加速電壓控制在149KV~151KV，焊接速度控制在14. 4mm/s~17. 6mm/s。
【專利摘要】本發(fā)明所述時(shí)效態(tài)鈦合金零件的電子束焊接及焊后熱處理方法，步驟如下：(1)電子束焊接，將時(shí)效態(tài)鈦合金零件的焊接部位用真空電子束焊機(jī)進(jìn)行焊接；(2)焊后熱處理，將焊接后的時(shí)效態(tài)鈦合金零件放入退回爐中進(jìn)行去應(yīng)力退火。本發(fā)明所述方法有效的解決了已進(jìn)行精加工或已部分進(jìn)行精加工的鈦合金零件因在固溶狀態(tài)下進(jìn)行焊接及焊接后配套熱處理導(dǎo)致的零件變形問題，且在焊前可對待焊接鈦合金零件進(jìn)行超聲波檢測。
【IPC分類】C22F1/18, B23K15/00
【公開號】CN105312758
【申請?zhí)枴緾N201510690966
【發(fā)明人】喬雷, 張校宇, 何玲, 李芳 , 程立, 熊吉建, 吳亞軍, 趙小勇, 張強(qiáng)
【申請人】四川成發(fā)航空科技股份有限公司
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年10月22日