專利名稱：一種細長薄壁殼體與多支座搭接焊縫裂紋控制方法
技術領域：
本發明涉及一種細長薄壁殼體與多支座搭接焊縫裂紋控制方法，特別是細長薄 壁發動機燃燒室殼體與邊條翼支座搭接焊縫裂紋的控制方法。
背景技術：
焊接是發動機燃燒室殼體制造過程中一項主要工藝方法，發動機燃燒室殼體是 一種高壓容器，焊接質量在很大程度上決定產品質量優劣。因此，在發動機燃燒室殼體 制造中焊接是關鍵工序之一。但焊接技術本身也存在著不可輕視的技術問題，在生產中 難以避免產生許多焊接缺陷如裂紋、氣孔、夾雜、未焊透、未熔合、咬邊等，而這些 缺陷又可能誘發裂紋，裂紋是發動機燃燒室殼體工作時發生破壞的根源，必須引起足夠 的重視。有些場合，發動機燃燒室殼體多數采用高強度鋼和超高強度鋼，因強度高，韌 性低，特別是焊縫性能比母材低，選用合理的焊接方法和材料尤為重要。超高強度鋼 焊接方法有摩擦焊、氣體保護焊、等離子焊、電子束焊等，鎢極氬弧焊屬于氣體保護 焊。現有發動機燃燒室殼體的主要工藝制備路線為圓筒旋壓(或圓筒卷焊)+前后 封頭焊接一機加一殼體焊接一退火一X光檢測一調質一X光檢測一機加一水壓一噴砂一 噴漆一入庫。焊接質量的好壞決定殼體承受壓力的高低，如果焊接質量有問題，在水壓 時殼體會爆破，致使產品報廢，直接影響著后續加工和使用性能。某些細長薄壁發動機燃燒室殼體需要焊接固定電纜的電纜罩支座和起導向作用 的邊條翼支座，由于邊條翼支座尺寸較大，兩側為滿焊縫，調質時由于燃燒室殼體的壁 厚較薄，冷卻速度不一，極其容易在邊條翼支座焊縫起弧點和收弧點出現裂紋，嚴重影 響產品質量，因此控制其裂紋產生對該產品加工有著很重要的意義。
發明內容
本發明的目的在于提供一種細長薄壁發動機燃燒室殼體與多支座搭接焊縫裂紋 控制方法，在邊條翼支座焊接過程和焊縫打磨過程進行控制，有效地避免裂紋的產生。本發明的技術方案本發明的細長薄壁殼體與多支座搭接焊縫裂紋控制方法包 括以下步驟1)清理待焊位置；2)待焊位置焊前預熱，預熱至80°C 150°C ；3)焊接環境要求環境溫度15°C 30°C ；相對濕度不超過75% ；4)采用低碳焊絲焊接，焊接電流為90A 130A ；5)焊后對焊縫加熱至150°C 250°C ；6)緩冷處理自然冷卻至室溫 50°C ；7)在焊接開始后8h內進入退火處理；
8)打磨。進一步地，所述的步驟4)的低碳焊絲采用HISCrMoA焊絲。優選地，所述的步驟2)待焊位置焊前預熱，預熱至120°C 130°C。優選地，所述的步驟3)環境溫度為18°C 25°C。優選地，所述的步驟4)焊接電流為100A 110A。優選地，所述的步驟5)焊后對焊縫加熱至200°C 220°C。進一步地，所述的步驟1)清理待焊位置包括焊接前將焊絲及焊件上的水分清 理干凈；用脫脂棉蘸乙醇清理焊接區域，清理后焊接區域無氧化物、水份、油污；用砂 紙、脫脂棉蘸乙醇清理焊絲，清理后焊絲無氧化物、水份、油污。進一步地，所述的步驟8)打磨過程中將焊縫起弧點和收弧點打磨掉凸角，臺階 處形成斜面過渡。本發明的技術效果體現在通過焊前清理準備并預熱，焊后緩冷并及時退火， 將焊縫起弧點和收弧點打磨掉角，避免裂紋的產生。經實踐證明，本發明的控制方法， 調質后經無損檢測焊縫質量符合設計QJ1842-95 II級要求，產品合格率達到100%。
圖1為發動機燃燒室殼體結構簡圖。圖2為邊條翼支座主視圖。圖3為圖2的左視圖。圖4為圖2的俯視圖。
具體實施例方式本發明主要是加強邊條翼支座焊接過程和焊縫打磨過程控制，具體為焊前清 理準備并預熱待焊位置；焊接過程首先按等韌性原則選擇焊絲，其次滿足焊接環境要求 最后控制焊接電流；焊后緩冷并及時退火，將焊縫起弧點和收弧點打磨掉角，避免裂紋 的產生。下面結合附圖和實例對本發明作進一步詳細說明。如圖1:燃燒室殼體1采用30CrMnSiA結構鋼，是發動機燃燒室殼體的關鍵件， 由圓筒體、前封頭、后封頭、前裙、邊條翼支座(44個)和電纜罩支座(32個)組焊而 成。邊條翼支座共四排(圖中只示意出一排)，邊條翼支座2燃燒室殼體1的焊接， 采用本發明的多支座搭接焊縫裂紋控制方法。每排邊條翼支座2的上、下邊同焊在燃燒 室殼體1的兩條母線la、lb上。如圖2、圖3、圖4:邊條翼支座2的上、下邊2a、2b是與燃燒室殼體1的焊接 邊。其中圓筒體為變壁厚整體旋壓結構，邊條翼支座與長度為3440mm，燃燒室殼體 1的主體圓筒段外徑僅為4400mm，壁厚為2.8mm ；長徑比為8.6，屬于細長薄壁多支座 零件，邊條翼支座搭接焊縫技術要求QJ1842-95 II級。燃燒室殼體調質后，邊條翼支座焊縫起弧點和收弧點會出現大量裂紋，本發明的方法包括以下步驟1)清理待焊位置主要對燃燒室殼體1焊接邊條翼支座2的位置和邊條翼支座 進行清理；2)用氧一乙炔焰對待焊位置(燃燒室殼體1焊接邊條翼支座2的位置)焊前預 熱，預熱至80°C 150°C ；3)焊接環境要求環境溫度15°C 30°C ；相對濕度不超過75% ；4)采用低碳焊絲焊接，焊接電流為90A 130A ；5)焊后用氧一乙炔焰將焊縫加熱至150°C 250°C ；6)緩冷處理自然冷卻至室溫 50°C，即50°C以下；7)在焊接開始后8h內進入退火處理；8)打磨。優選地，所述的步驟4)低碳焊絲采用H18CrMoA焊絲。優選地，所述的步驟2)預熱至120°C 130°C。優選地，所述的細步驟3)環境溫度18°C 25°C。優選地，所述的步驟4)焊接電流為100A 110A。優選地，所述的步驟5)焊后對焊縫加熱至200°C 220°C。進一步地，所述的步驟1)清理待焊位置要求焊接前將焊絲及焊件上的水分清 理干凈；用脫脂棉蘸乙醇清理，要求清理后焊接區無氧化物、水份、油污；用砂紙、脫 脂棉蘸乙醇清理焊絲，要求清理后焊絲無氧化物、水份、油污。進一步地，所述的步驟8)打磨過程中將焊縫起弧點和收弧點打磨掉凸角，臺階 處形成斜面過渡。重點地，包括以下措施1、焊前預熱和焊后加熱緩冷因為鋼的奧氏體等溫度轉變過程中，冷卻速度愈快，奧氏體轉變為馬氏體的趨 勢愈強烈，伴隨相變應力，淬硬性嚴重。預熱和緩冷可以緩解這種趨勢，減少焊縫的脆 性和應力，同時預熱還可以使焊接時熔池流動性變好，有利于預防焊接裂紋的產生，因 此，在支座焊接前對燃燒室殼體1焊接邊條翼支座2的位置進行局部預熱，焊后加熱緩 冷，保溫30min進行控制。2、選擇合適成分的焊絲按等韌性原則選擇焊絲，在選擇焊絲時，除了要保證不產生裂紋，還要考慮焊 縫金屬的調質與母材一致，以保證調質后的接頭性能與母材相同，因此焊縫金屬的主要 合金組成盡量與母材相近，但對能引起焊縫裂紋傾向和促使金屬脆化的元素(如C、Si、 S、P等)應加以嚴格控制，HISCrMoA焊絲可滿足以上要求，該焊絲屬于超低碳焊絲， 從而提高了焊縫抗裂性能，使熱影響區的各類應力通過焊縫本身得到松弛，防止裂紋向 焊縫擴展。3、焊前嚴格清理由于采用手工鎢極氬弧焊，氬氣屬于惰性氣體，它既無脫氧能力又無去氫能 力，所以對焊前準備工作就要求很嚴格，這就要求焊接前應該將焊絲及焊件上的水分清 理干凈，具體為用風動鋼絲輪、砂布清理支座焊接部位和殼體上待焊區，使之露出金屬光澤無黑點，用脫脂棉、乙醇認真清理，要求清理后，焊接區無氧化物、水份、油污 等，直至脫脂棉擦拭無黑漬；用砂紙、脫脂棉、乙醇清理焊絲，要求清理后焊絲無氧化 物、水份、油污等。4、控制焊接環境和焊接參數焊接時，焊接場地室溫不低于15°C，相對濕度不超過75%，焊接電流控制在 90A 130A范圍，有效地避免裂紋的產生。5、焊接后8h內退火盡管采取了焊后加熱緩冷的工藝措施，但仍不能完全消除焊縫內的拘束應力和 殘存的氫，還很容易產生裂紋，所有焊接后嚴格控制焊接件在短時間內退火，時間越短 越好，我們采用焊后8h內退火。6、焊后將焊縫起弧點和收弧點打磨掉角裂紋總是起源于焊接接頭的某種幾何狀不規則處，如角焊縫的焊址，未焊透的 焊縫根部等，這些地方的條件是不利的，因為它們恰好在蠕變塑性最差的區域(熱影響 區的粗晶區)，引起應力集中，迫使該處首先變形，一旦其應變超高材料的抗拉強度，就 會產生裂紋。所以將邊條翼支座焊縫起弧點和收弧點打磨掉角，臺階處形成斜面過渡， 有效地控制裂紋的產生。
權利要求
1 一種細長薄壁殼體與多支座搭接焊縫裂紋控制方法，包括以下步驟1)清理待焊位置；2)待焊位置焊前預熱，預熱至80°C 150°C；3)焊接環境要求環境溫度為15°C 30°C；相對濕度不超過75% ；4)采用低碳焊絲焊接，焊接電流為90A 130A；5)焊后對焊縫加熱至150°C 250°C；6)緩冷處理自然冷卻至室溫 50°C；7)在焊接開始后8h內進入退火處理；8)打磨。
2.根據權利要求1所述的細長薄壁殼體與多支座搭接焊縫裂紋控制方法，其特征在 于步驟4)的低碳焊絲采用HlSCrMoA焊絲。
3.根據權利要求1或2所述的細長薄壁殼體與多支座搭接焊縫裂紋控制方法，其特征 在于步驟2)待焊位置焊前預熱，預熱至120°C 130°C。
4.根據權利要求1或2所述的細長薄壁殼體與多支座搭接焊縫裂紋控制方法，其特征 在于步驟3)環境溫度18°C 25°C。
5.根據權利要求1或2所述的細長薄壁殼體與多支座搭接焊縫裂紋控制方法，其特征 在于步驟4)焊接電流為IOOA 110A。
6.根據權利要求1或2所述的細長薄壁殼體與多支座搭接焊縫裂紋控制方法，其特征 在于步驟5)焊后對焊縫加熱至200°C 220°C。
7.根據權利要求1或2所述的細長薄壁殼體與多支座搭接焊縫裂紋控制方法，其特征 在于步驟1)清理待焊位置包括焊接前將焊絲及焊件上的水分清理干凈；用脫脂棉蘸 乙醇清理焊接區域，清理后焊接區域無氧化物、水份、油污；用砂紙、脫脂棉蘸乙醇清 理焊絲，清理后焊絲無氧化物、水份、油污。
8.根據權利要求1或2所述的細長薄壁殼體與多支座搭接焊縫裂紋控制方法，其特征 在于步驟8)打磨過程中將焊縫起弧點和收弧點打磨掉凸角，臺階處形成斜面過渡。
全文摘要
本發明提供一種細長薄壁殼體與多支座搭接焊縫裂紋控制方法，包括以下步驟1)清理待焊位置；2)待焊位置焊前預熱，預熱至80℃～150℃；3)焊接環境要求環境溫度15℃～30℃；相對濕度不超過75％；4)采用低碳焊絲H18CrMoA焊接，焊接電流為90A～130A；5)焊后對焊縫加熱至150℃～250℃；6)緩冷處理自然冷卻至室溫～50℃；7)在焊接開始后8h內進入退火處理；8)打磨過程中將焊縫起弧點和收弧點打磨掉凸角，臺階處形成斜面過渡。
文檔編號B23K9/095GK102009246SQ201010261428
公開日2011年4月13日 申請日期2010年8月18日 優先權日2010年8月18日
發明者付德生, 李銳 申請人:國營江北機械廠