T∕CWAN 0044-2020 超薄镍基高温合金激光微焊接工艺规范.pdf

ICS 25.160.20J33中中 国国 焊焊 接接 协协 会会 团团 体体 标标 准准T/CWAN 00442020Vcbh 更好的听个人超薄镍基高温合金激光微焊接工艺规范Specification of laser micro-welding process of ultra-thin Ni based superalloys2020-08-11 发布2020-09-01 实施中国焊接协会发布中国焊接协会发布T/CWAN 00442020I目次前 言.II1 范围.12 规范性引用文件.13 术语和定义.14 一般要求.15 焊接工艺.26 焊接缺陷及其修补工艺.3附 录 A.4T/CWAN 00442020II前言本文件按照 GB/T 1.12020标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件的附录 A 为资料性附录。本文件由中国焊接协会提出并归口。本文件起草单位：南昌航空大学、重庆科技学院、哈尔滨焊接研究院有限公司、中国航发长江动力有限公司、山东聚力焊接材料有限公司、天津航空机电有限公司、黑龙江科技大学。本文件主要起草人：陈玉华、尹立孟、谢吉林、方乃文、张体明、乔吉春、吴新洲、王善林、王刚、黄永德、陈永生、姚宗湘、程林、曹浩、张丽萍、秦杰、柯黎明、徐楷晰。T/CWAN 004420201超薄镍基高温合金激光微焊接工艺规范1 1范围范围本文件规定了超薄镍基高温合金的激光微焊接工艺规范。本文件适用于用于厚度不超过0.5 mm的镍基高温合金的激光微焊接。2 2规范性引用文件规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件， 仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 3375焊接术语GB/T 4842氩GB/T 4844纯氦、高纯氦和超纯氦GB/T 94481999焊接与切割安全GJB 3318A2006 航空用高温合金冷轧带材规范HB 5299.22014航空工业焊接操作人员资格鉴定与认证 第2部分:电子束焊及激光焊HB 53631995焊接工艺质量控制YB/T 52472012 焊接用高温合金冷拉丝T/CWAN 00092018 焊接术语-熔化焊3 3术语和定义术语和定义GB/T 3375和T/CWAN 00092018规定的以及下列术语和定义适用于本文件。3 3.1.1镍基镍基高温合金高温合金 Ni based superalloy镍基高温合金是指能够在600以上温度长期稳定服役的一类以镍元素为基体的金属材料。3 3.2.2引弧板引弧板 starting weld tab为了在焊接起始位置获得正常尺寸及成形的焊缝截面而在焊前装配的一块与待焊母材同种材质的金属板，在这块板上开始起弧，焊后切割掉。3.33.3引出板引出板 run off weld tab为了在焊接结束位置获得正常尺寸及成形的焊缝截面而在焊前装配的一块与待焊母材同种材质的金属板，在这块板上收弧，焊后切割掉。4 4一般要求一般要求4.14.1 人员人员4.1.1 从事超薄镍基高温合金激光微焊接的人员应经过相应的专项培训， 并通过相应的考核、 鉴定和认证，取得上岗证书后方能上岗操作，考核、鉴定和认证按照HB 5299.2-2014执行。4 4.2.2 设备及仪器仪表设备及仪器仪表4.2.1 超薄镍基高温合金的激光微焊接应在专用的激光焊接设备上进行， 激光微焊接设备应定期进行检定；4.2.2 设备在安装、搬迁、大修或停止使用一年以上时，应进行检定并进行工艺参数确认，合格后方可投入使用；T/CWAN 0044202024.2.3 激光焊接设备连入的电源网路电压波动不应超过额定值的10%，否则应配备稳压器；4.2.4 激光器在更换激光发生物质后，应检查激光功率的输出情况，并进行工艺参数确认；4.2.5 激光焊接设备的激光器功率应满足待焊接头厚度要求，并配有气体侧吹装置；4 4.3.3 材料材料4.3.1 焊接的母材应符合零件的相关工艺技术文件的要求或者GJB 3318A2006的相关规定；4.3.2 焊丝应符合YB/T 52472012或其它标准文件的相关规定；4.3.3 焊丝应按图纸或技术文件要求选用， 图纸和技术文件未作规定时， 可选用与母材牌号相同的焊丝或剪切板条；4.3.4 作业现场的焊丝应在焊丝端头处涂以不同颜色的油漆作为识别记号， 或在焊丝的一端贴上注明焊丝牌号和炉批号的标签，常用的镍基高温合金焊丝推荐按照表1中规定进行涂漆。表表1 1 推荐常用镍基高温合金焊丝端头涂漆颜色推荐常用镍基高温合金焊丝端头涂漆颜色编号焊丝牌号涂漆颜色1HGH4169绿色2HGH4738黄色3HGH4145蓝色4HGH3625紫色4.3.5 超薄镍基高温合金激光焊接一般采用纯度为99.99%的纯氩气作为保护气体，有特殊要求时，可采用纯氦气或氦氩混合气体。纯氩气应符合GB/T 4842的要求，纯氦气应符合GB/T 4844的要求；当瓶装保护气的压力低于0.49MPa时应停止使用。4 4.4.4 焊接工艺文件焊接工艺文件4.4.1 焊接工艺文件可参照本标准要求编制，工艺文件应包括但不限于以下焊接参数：a) 脉冲波形；b) 脉冲功率（焊接电流）；c) 脉冲宽度；d) 脉冲频率；e) 光斑直径；f) 氩气流量；g) 焊接速度；对于返修焊，也应该编制返修焊工艺文件。4.4.2 焊接工艺规程应包括工艺参数评定过程及结果记录。4 4.5.5 环境环境4.5.1 温度应保持在1035范围内，对焊接质量要求特别严格的，温度应控制在235范围内；4.5.2 相对湿度不大于60%。5 5焊接工艺焊接工艺5 5.1.1 焊前清理焊前清理5.1.1 采用机械方法或者化学方法清理母材待焊区的正、反两面以及焊丝表面的氧化层、油漆、油脂或其它附着物；5.1.2 清理完成到正式焊接的时间超过24h的试样应重新清理。5 5.2.2 焊接装配焊接装配试件焊接装配应按照技术文件或工艺规程的要求装配， 焊接装配过程要避免二次污染。 安装过程中，夹具应均匀、对称用力，避免结构件不均匀受力。5 5.3.3 工艺参数确定工艺参数确定T/CWAN 0044202035.3.1 可以通过焊接试件或试样确定焊接工艺参数，试件的接头形式、材料厚度、热处理状态、批次和焊接质量要求应与产品一致，所用设备、焊接材料、焊接工艺参数与产品一致，试件接头质量应满足设计文件要求。5.3.2 正式产品焊接前应通过试件或样件焊接进行工艺参数验证，验证后方可进行正式焊接。5.45.4 定位焊接定位焊接5.4.1 定位焊缝的位置、长度、间距和施焊次序，应符合相关工艺文件的规定；5.4.2 定位焊缝的焊接工艺参数、填充材料应和正式焊接相同，宽度和余高不应超过焊缝尺寸的75%，确保能被正式焊接的焊缝完全覆盖；5.4.3 定位焊缝上不应有裂纹、气孔、夹杂等缺陷，出现这些缺陷时应在正式焊前清除。5 5. .5 5 焊接焊接5.5.1 超薄金属结构件的激光微焊接完整的工艺过程包括起焊、焊接、终焊过程；5.5.2 焊接工艺参数与所选用的材料厚度相匹配，推荐的典型镍基高温合金焊接参数范围可参考表2,其中搭接接头材料厚度为上板厚度；表表2 2 推荐的典型高温合金焊接参数推荐的典型高温合金焊接参数母材厚度t(mm)脉冲波形焊接电流I(A)脉冲宽度W(ms)脉冲频率F(Hz)光斑直径D(mm)焊接速度V（mm/min）氩气流量Q(L/min)t0.15平顶方波65-752.7-3.45-70.9-1.5150-2002-30.15t0.2570-853.1-4.16-81.0-1.5125-1752-30.25t0.4080-1053.8-5.07-91.0-1.7100-1503-40.40t0.50100-1304.7-7.08-101.2-2.275-1253-45.5.3 当产品余量不足或不允许在产品上起焊、终焊时，可采用引入板和引出板的方法。引入板与引出板的材质、状态、装夹要求应与工件保持一致，引入板、引出板的宽度应根据焊件的结构确定；5.5.4 焊接操作中如发生设备不稳定、焊接位置偏离、严重质量问题时，应终止焊接，采取相应措施，确认故障排除后方可进行焊接。6 6焊接缺陷及其修补工艺焊接缺陷及其修补工艺6 6.1.1 焊接缺陷及其产生原因焊接缺陷及其产生原因焊接过程常见的焊接缺欠及产生原因如附录A所示。6 6.2.2 焊接缺陷修补工艺焊接缺陷修补工艺6.2.1 焊件宜在固溶或退火状态下补焊,焊后需热处理的焊件宜在热处理前补焊；6.2.2 气孔、来杂物、裂纹、未焊透和未熔合等缺陷应用机械方法排除,并用原定的检验方法再次检验。确信缺陷已排除,方可补焊；6.2.3 补焊使用的焊接工艺、焊丝种类应与正式焊接的保持一致；6.2.4 HB 5363-1995中规定的一、二级焊缝最多允许补焊二次,特殊情况下需经技术负责部门研究决定是否增加补焊次数。T/CWAN 004420204附附 录录 A A（资料性附录）常见焊接缺陷及其产生原因常见焊接缺陷及其产生原因A.1 常见焊接缺陷及其产生原因如表A.1所示。表表A.1A.1 常见的焊接缺陷及产生原因常见的焊接缺陷及产生原因序号序号缺陷缺陷名称名称缺陷缺陷产生的原因产生的原因1未焊透1.焊接线能量过小，焊速过快2咬边1.焊接线能量过大，且速度快3焊缝及热影响区裂纹1.母材或填充材料的淬火倾向较大2.焊接线能量偏大4气孔和疏松1.工件及焊丝清理不良2.保护气体不纯3.焊接速度过快5夹杂、夹渣1.焊件清理不良2.电流偏小6烧穿1.电流过大2.焊接速度过低3.装配间隙过大