時效態(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)下進行 焊接，焊后再進行固溶熱處理和時效熱處理。所述在固溶狀態(tài)下進行焊接，是指將鐵合金零 件在焊前進行固溶熱處理后再進行焊接。上述方法的不足之處在于：1、對于已進行精加工 或已部分進行精加工的零件（例如發(fā)動機二級盤焊接組件中的葉盤與軸頸），固溶狀態(tài)下 進行焊接后再進行固溶熱處理和時效熱處理會導致零件變形，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] 將時效態(tài)鐵合金零件的焊接部位用真空電子束焊機進行焊接；
[0007] 似焊后熱處理
[0008] 將焊接后的時效態(tài)鐵合金零件放入退回爐中進行去應(yīng)力退火。
[0009] 上述方法中，時效態(tài)鐵合金零件是指在焊前進行了精加工，且精加工后依次進行 了固溶熱處理和時效熱處理的鐵合金零件。當鐵合金零件的材料為TC17時，固溶熱處理的 溫度為790~810°C、保溫時間為3. 5~4. 5小時，保溫結(jié)束后，水冷至室溫；時效熱處理的 溫度為615~635°C，保溫時間為1. 5~2. 5小時，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 鐵合金零件的材料為TC17時，去應(yīng)力退火的工藝及工藝參數(shù)為：將焊接后的時效態(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，冷卻速度的控制應(yīng)使冷卻時間不超過化。
[0011] 上述方法中，電子束焊接時焊接電流、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。當時效態(tài)鐵合金零件的焊接部位接頭的厚度為 16mm~18mm時，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，填補了 在時效態(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，有效的解決了已進行精加工或已部分進行精加工的鐵合 金零件（例如發(fā)動機二級盤焊接組件中的葉盤與軸頸）因在固溶狀態(tài)下進行焊接及焊接后 配套熱處理導致的零件變形問題。
[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行超聲波檢測。
[0016] 4、試驗表明，本發(fā)明所述方法得到的鐵合金焊接件接頭，其沖擊功和抗拉強度與 在固溶態(tài)進行焊接并在焊后進行固溶熱處理和時效熱處理得到的鐵合金焊接件接頭相當 (見實施例和對比例），符合接頭的機械性能要求。
【附圖說明】
[0017] 圖1是實施例、對比例中待焊接鐵合金零件葉盤、軸頸在焊接時的相互位置關(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。
【具體實施方式】
[0019] 下面通過實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明所述時效態(tài)鐵合金零件的電子束焊接及焊 后熱處理方法作進一步說明。
[0020] 實施例
[0021] 本實施例中，被焊接鐵合金零件為發(fā)動機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行精 加工，不適合在固溶態(tài)下進行焊接。
[0022] 本實施例的操作如下： 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小時進行固溶熱處理，保溫時間到 達后，水冷至室溫，然后再加熱至625°C保溫2小時進行時效熱處理，保溫時間到達后隨爐 冷卻至室溫形成時效態(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（型號KS150-G150KM)將葉盤2和軸頸1進行對接焊，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)焊接后的時效態(tài)鐵合金零件放入退回爐中進行去應(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鍛造了與實施例相同的零件一一發(fā)動機二級盤組件中的 葉盤和軸頸，對鍛件僅進行了初步加工，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小時進行固溶熱處理，保溫時間到 達后，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（型號KS150-G150KM)進行對接焊，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分鐘進行固溶熱處 理，保溫時間到達后，水冷至室溫，然后再加熱至550°C保溫4. 5小時進行時效熱處理，保溫 時間到達后隨爐冷卻至室溫。
[0037] 實施例和對比例所得到的發(fā)動機二級盤焊接組件的焊接接頭的機械性能見下 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械性能符合要求，焊 接組件接頭的沖擊功和抗拉強度與固溶態(tài)下焊接及其焊后熱處理工藝形成的焊接組件接 頭相當，屈服強度和斷后延伸率優(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】
1. 時效態(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 將時效態(tài)鈦合金零件的焊接部位用真空電子束焊機進行焊接； (2) 焊后熱處理 將焊接后的時效態(tài)鈦合金零件放入退回爐中進行去應(yīng)力退火。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述時效態(tài)鈦合金零件的電子束焊接及焊后熱處理方法，其特征在 于當鈦合金零件的材料為TC17時，去應(yīng)力退火的工藝及工藝參數(shù)為：將焊接后的時效態(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，冷卻速度的控制應(yīng)使冷卻時間不超過3h。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述時效態(tài)鈦合金零件的電子束焊接及焊后熱處理方法，其 特征在于當時效態(tài)鈦合金零件的焊接部位接頭的厚度為16mm~18mm時，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，將時效態(tài)鈦合金零件的焊接部位用真空電子束焊機進行焊接；(2)焊后熱處理，將焊接后的時效態(tài)鈦合金零件放入退回爐中進行去應(yīng)力退火。本發(fā)明所述方法有效的解決了已進行精加工或已部分進行精加工的鈦合金零件因在固溶狀態(tài)下進行焊接及焊接后配套熱處理導致的零件變形問題，且在焊前可對待焊接鈦合金零件進行超聲波檢測。
【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
【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