钛结晶釜技术文件.doc

技术文件钛结晶反应釜制造工艺1.1焊接方法的选用钛和钛合金的焊接方法主要有惰性气体保护电弧焊、等离子焊、电子束焊等。一般情况采用对性气体保护焊，通常是氩气保护焊。为获得优质焊缝，对焊接熔池即400以上的热影响区都必须采取保护措施，以免受空气中的气体污染。对大型工件及薄板（312mm）的焊接应采用等离子焊，等离子焊速度快、焊缝窄、焊接热焊接热影响区小，且由于钨极缩于喷嘴内，焊缝可避免钨污染，焊缝成型美观。但由于其线能量大，需加强焊接区的保护及冷却效果。而对于小型、重要零件的焊接则应选用电子束焊，并且必须在真空箱中进行。1.2焊丝钛制设备要求焊后状态的焊接接头的强度不低于钛材母材标准的下限，伸长率不低于或至少接近于钛材母材标准的下限，所以容器用钛焊丝要求更低的杂质含量才能使焊接接头达到足够的塑性要求。容器用钛焊丝应按.IB47452000“钛制焊接容器”中规定的容器用钛焊丝。一般来说，根据母材牌号选用相应牌号的焊丝。对于容器用钛焊丝，要求通过规定的焊接工艺评定。另外.由于焊缝强度与塑性受其他焊接工艺的影响，有可能采用相应牌号的焊丝不一定能与母材有最好的匹配，这时可选用纯度高一级或低一级的工业纯钛焊丝：如焊缝强度偏高太多，可改用纯度高一级的焊丝；如焊缝强度偏低，可改用纯度低一级的焊丝。焊丝的选用仍根据焊接工艺评定结果来确定。2.1焊接工艺(1)焊接前的准备。钛制设备在焊前的准备工作极为重要.尤其是在焊接过程中焊缝的污染和热影响问题。焊缝只要受到小量的有害杂质的污染，就会严重影响焊缝的质量，影响设备使用甚至报废。所以钛和钛合金在焊接前必须进行严格的清理，并在焊接过程中采取有效措施防止有害杂质的污染。焊接前的准备工作包括下料、开坡口、除氢、表面清理、工件装夹。每道工序都要对焊件表面进行清理。采用惰性气体保护焊时厚度为3mm以下钛板不开坡口，3mm以上必须开坡口。并应选刨、铣、磨等机加工方法加工坡口.严格控制尺寸。由于氢含量过高，会使焊缝产生气孔、微裂纹、氢脆等现象，因此必须在真空炉中进行除氢处理。使氢含量降低到0.002以下。并在焊前对钛板的焊边及焊丝表面进行除油脂、清除氧化皮及吸气层处理。表面彻底清理完毕即可进行工件装夹。在装夹过程中操作人员必须带清洁手套，不要触摸焊口和焊口附近。严禁用铁器敲打焊口，以免焊口受铁污染引起焊缝脆化及降低耐蚀性。工件装夹好后还必须对焊口进行一次检查，油污或棉纱毛等物都要清除干净才能施焊。(2)焊接工艺的优化。为保证焊缝得到良好的力学性能，除了对钛材及焊丝成分的纯度要求不低于所规定的成分外，对保护气体及溶剂成分的纯度还要提出特殊要求。氩气的纯度不低于99.99，即杂质O2含量0.003，N2含量0.01，湿度0.03g/m3。焊接过程中，要选择正确的焊接规程，并在保证焊缝成型良好的前提下，采用较小电流和较快速度进行焊接，以防止热影响区过大。对于手工氩弧焊，为得到良好的保护效果，喷嘴应尽量垂直于焊件平面，并靠近焊件。焊丝要间断加入熔池填充焊缝，但不能把焊丝端头红热部分从喷嘴有效保护区内拿出，以免焊丝氧化。焊丝不能在电弧区剧烈摆动，否则会破坏喷嘴层流保护区。(3)焊接技术措施。薄板焊接。薄板容易变形，焊接装夹必须采取压板和垫板。压板及垫板可用不锈钢或紫铜。用导热性能好的紫铜时，焊出的焊缝性能好。如果所选用的压板为不锈钢，垫板为紫铜时，在喷嘴处还应加保护罩保护，否则焊缝和热影响区就会发生氧化现象。厚板焊接。钛厚板焊接也可以用铜压板及铜压块，以便加速焊缝冷却。由于厚板焊接热影响区宽，散热慢，需要用较宽和较长的保护拖罩，最好拖罩通水冷却。厚板焊接最好采用等离子焊或熔化极电弧焊。采用正极性焊时飞溅小，成型较好；用反极性焊时，焊丝熔化速度较快，适于大坡口的厚板焊接。复合板焊接。由于钛与钢不能直接熔焊，所以对钛钢复合板的焊接可选用间接式焊接接头，即钛面、钢面各自焊接，复合层间互不熔合。(4)氩气保护效果检验与返修。氩气保护方面应加以重视。因钛在350以上会强烈吸氢、脆化，引起气孔及裂纹，焊接时必须将焊接接头及附近区保护到200为止。每一焊缝要根据行业判定标准进行表面颜色检查。对表面颜色不合格的焊缝和热影响区，须用砂轮或风铲全部除去，然后重焊。补焊次数最多不能超过两次。补焊位置应在质量证明书上注册。总之，在钛设备焊接制作中，只要有针对性采取相应措施，严格把好各施焊环节质量关，就可取得良好制作效果。3表面抛光采用机械抛光机械抛光是靠切削、材料表面塑性变形去掉被抛光后的凸部而得到平滑面的抛光方法，一般使用油石条、羊毛轮、砂纸等，以手工操作为主，特殊零件如回转体表面，可使用转台等辅助工具，表面质量要求高的可采用超精研抛的方法。超精研抛是采用特制的磨具，在含有磨料的研抛液中，紧压在工件被加工表面上，作高速旋转运动。1.机械抛光基本程序要想获得高质量的抛光效果，最重要的是要具备有高质量的油石、砂纸和研磨材料（抛光用冷胶，磨料，磨具、抛光蜡，抛光皂，研磨膏）等抛光工具和辅助品。而抛光程序的选择取决于前期加工后的表面状况，如机械加工、电火花加工，磨加工等等。机械抛光的一般过程如下：(1)粗抛、经铣、电火花、磨等工艺后的表面可以选择转速在35000-40000rpm的旋转表面抛光机或超声波研磨机进行抛光。常用的方法有利用直径3mm、WA400的轮子去除白色电火花层。然后是手工油石研磨，条状油石加煤油作为润滑剂或冷却剂。一般的使用顺序为：#180#240#320#400#600#800#1000，许多模具制造商为了节约时间而选择从#400开始。(2)半精抛半精抛主要使用砂纸和煤油。砂纸的号数依次为：#400#600#800#1000#1200#500。实际上机500砂纸只用适于淬硬的模具钢(52HRC以上)，而不适用于预硬钢，因为这样可能会导致预硬钢件表面烧伤。(3)精抛精抛主要使用瑞达牌抛光膏（抛光蜡，抛光皂，研磨膏）。若用抛光布轮混合研磨粉或瑞达牌抛光膏（抛光蜡，抛光皂，研磨膏）进行研磨的话，则通常的研麿顺序是9?m(#1800)6m(#3000)3?m(#8000)。9?m的钻石研磨膏和抛光布轮可用来去除#1200和#1500号砂纸留下的发状磨痕。接着用粘毡和瑞达牌抛光膏（抛光蜡，抛光皂，研磨膏）进行抛光，顺序为1?m(#14000)-1/2?m(#60000)1/4?m(#100000)。精度要求在0.4m以上精密的抛光则必需一个绝对洁净的空间。灰尘、烟雾，头皮屑和口水沫都有可能报废数个小时工作后得到的高精密抛光表面。2.机械抛光中要注意的问题用砂纸抛光应注意以下几点：(1)用砂纸抛光需要利用软的木棒或竹棒。在抛光圆面或球面时，使用软木棒可更好的配合圆面和球面的弧度。而较硬的木条像樱桃木，则更适用于平整表面的抛光。修整木条的末端使其能与钢件表面形状保持吻合，这样可以避免木条(或竹条)的锐角接触钢件表面而造成较深的划痕。(2)当换用不同型号的砂纸时，抛光方向应变换45度-90度，这样前一种型号砂纸抛光后留下的条纹阴影即可分辨出来。在换不同型号砂纸之前，必须用100%纯棉花沾取酒精之类的清洁液对抛光表面进行仔细的擦拭，因为一颗很小的沙砾留在表面都会毁坏接下去的整个抛光工作。从砂纸抛光换咸钻石研磨膏抛光时，这个清洁过程同样重要。在抛光继续进行之前，所有颗粒和煤油都必须被完全清洁干净。(3)为了避免擦伤和烧伤工件表面，在用200和500砂纸进行抛光时必须特别小心。因而有必要加载一个轻载荷以及采用两步抛光法对表面进行抛光。用每一种型号的砂纸进行抛光时都应沿两个不同方向进行两次抛光，两个方向之间每次转动45度90度。由于机械抛光主要还是靠人工完成，所以抛光技术目前还是影响抛光质量的主要原因。除此之外，还与模具材料、抛光前的表面状况、热处理工艺等有关。优质的钢材是获得良好抛光质量的前提条件，如果钢材表面硬度不均或特性上有差异，往往会产生抛光困难。钢材中的各种夹杂物和气孔都不利于抛光。3.1不同硬度对抛光工艺的影响硬度增高使研磨的困难增大，但抛光后的粗糙度减小。由于硬度的增高，要达到较低的粗糙度所需的抛光时间相应增长。同时硬度增高，抛光过度的可能性相应减少。3.2工件表面状况对抛光工艺的影响钢材在切削机械加工的破碎过程中，表层会因热量、内应力或其他因素而损坏，切削参数不当会影响抛光效果。电火花加工后的表面比普通机械加工或热处