CN101444871A - 一种采用电子束焊深度修理局部缺陷报废件的方法 - Google Patents

一种采用电子束焊深度修理局部缺陷报废件的方法 Download PDF

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Abstract

一种采用电子束焊深度修理局部缺陷报废件的方法，属于焊接工艺领域，(1)焊前准备：清理接头表面，在零件表面装配一个工艺箍，再装上补接端头，将零件装夹；(2)焊接工艺：采用电子束焊焊接工艺焊接，按定位焊、熔透焊和散焦修饰焊方式分步进行；(3)焊后加工：焊后，零件在真空状态下保存5min以上，拆卸工装，加工焊缝锁底；(4)焊后检验及补焊：检查焊缝表面有无气孔、裂纹和咬边等缺陷；(5)焊接接头力学性能测试：进行理化性能测试或上机长时间试测。本发明明显缩短了修理周期，降低了修理成本。

Description

一种采用电子束焊深度修理局部缺陷报废件的方法
技术领域
本发明属于焊接方法领域，特别涉及一种采用电子束焊深度修理局部缺陷报废件的方法。
背景技术
零件在使用过程中，常因磨损或冲击载荷的作用而严重受损，常常成批报废，需要更换新件，目前，零件全部依靠进口新件进行更换，这严重影响发动机的修理周期并且极大的增加修理成本，同时导致发动机修理线将长期处于受制于人的被动局面。
发明内容
为了解决目前技术中存在的不足，本发明提供一种采用电子束焊深度修理局部缺陷报废件的方法。
本发明的技术方案是这样实现的：一种采用电子束焊深度修理局部缺陷报废件的方法，按以下步骤进行：
(1)焊前准备
零件装配前，用刮刀及不锈钢丝刷将零件接头表面的氧化膜清除，使接头处露出金属光泽；零件装配时，在零件完好部分表面装配一个工艺箍，装配工艺箍的一端再装上补接端头；将装配好的零件装夹；
(2)焊接方法
采用电子束焊焊接方法焊接，按定位焊、熔透焊和散焦修饰焊方式分步进行；
(3)焊后加工
焊接结束后，零件在真空状态下保存5min以上再拆卸工装；加工焊缝锁底；
(4)焊后检验及补焊
检查零件尺寸是否超差；检查焊缝表面有无气孔、裂纹和咬边等缺陷；磨削有缺陷的焊缝表面直到缺陷被完全清除后再进行补焊；
(5)焊接接头力学性能测试
进行理化性能测试或上机长时间试测。
所述的工艺箍与零件同材质，工艺箍的壁厚为1.0～2.0mm，最终宽度不小于5.0mm，所述的补接端头正面预留0.5～2.0mm的加工余量，接头锁底厚度为1.5～4.0mm，且要保证与零件轴向装配间隙不大于0.05mm。
所述的焊接方法参数为：
 
焊接方式 熔深(mm) 焊接束流(mA) 焊接速度(mm/s) 真空压力(mbar) 扫描波形 扫描频率(Hz) 扫描幅值(mm)
定位焊 1.5～2.0 3.0～4.0 8.0～10.0 ≤4.0×10-4
熔透焊 4.0～4.5 6.0～8.0 8.0～10.0 ≤4.0×10-4 三角形或圆形 40～60 1.0～1.5
修饰焊 ≤1.0 4.0～6.0 4.0～7.0 ≤4.0×10-4 三角形或圆形 80～100 1.2～1.7
所述的定位焊中每个定位焊点长3～5mm，定位焊点周向均布。
所述的散焦修饰焊中焊缝横截面底部呈圆弧形。
本发明的有益效果：缩短修理周期，降低修理成本。
附图说明
图1为本发明一种实施例的焊接接头结构示意图；
图中：1花键管，2工艺箍，3补接端头，EBW电子束焊。
具体实施方式
结合附图对本发明做进一步的说明：
实施例1：图1为焊接接头的结构示意图；
(1)焊前准备
零件采用花键管，材料为俄制BT20钛合金，该种材料的化学性质非常活泼，在大气中极易氧化，导致金属表面常有一层致密的氧化膜，并有自愈功能，由于氧化膜的存在，焊接过程中易出现焊缝成形差及气孔等缺陷，所以装配前用刮刀及不锈钢丝刷将花键管接头表面的氧化膜清除，使接头处露出金属光泽，然后再用汽油和丙酮擦将接头处擦拭干净，以防止焊接时出现气孔及凹坑等缺陷，零件装配时，在原花键管零件完好部分的不加工外圆表面预先装配一个同材料的工艺箍，工艺箍壁厚为1.0mm，最终宽度为5.0mm，与原花键管筒体外圆采用H7/k6配合；在装配工艺箍的同一端装上补接端头，补接端头正面预留1.0mm的加工余量，接头锁底厚度为2.0mm，锁底与原花键管筒体内径采用H7/n6配合，且要保证与原花键管零件筒体的轴向装配间隙不大于0.05mm；将装配好的零件装夹；
(2)焊接方法
采用电子束焊焊接方法焊接，按定位焊、熔透焊和散焦修饰焊方式分步进行，焊接设备型号为KS120-G300KM-CNC高压真空电子束焊机，焊接方法参数为：
定位焊每个定位焊点长3～5mm，4点轴向均布，熔深在1.5～2.0mm，焊接束流3.5焊接速度9.0mm/s、真空室压力4.0×10-4mbar；
熔透焊控制熔深在4.0～4.5mm范围，焊接束流7.0mA、焊接速度9.0mm/s、真空室压力4.0×10-4mbar、扫描波形为三角波、扫描频率50Hz、扫描幅值1.5mm；
采用散焦修饰焊方法，使焊缝表面熔化一层，且熔深不大于1.0mm，焊缝横截面底部呈圆弧形，焊接束流5.0mA、焊接速度6.0mm/s、真空室压力4.0×10-4mbar、扫描波形为三角波、扫描频率90Hz、扫描幅值1.6mm。
(3)焊后加工
焊接结束后，零件在真空状态下保存5min以上再拆卸工装；加工焊缝锁底，使内径单面壁厚需预留1.0mm的加工余量，为避免补焊时造成零件外形尺寸超差或在补焊时产生二次焊缝烧伤零件内表面和在内腔产生飞溅物。
(4)焊后检验及补焊
检查零件尺寸是否超差；检查焊缝表面有无气孔、裂纹和咬边缺陷；磨削有缺陷的焊缝表面直到缺陷被完全清除后再进行补焊；
(5)焊接接头力学性能测试
修理后的花键管组件通过了300h上机长试考核，另外为提供可靠的使用性能，要进行理化性能测试，试片与花键管采用同材质、同状态、同厚度、同接头型式，按同方法参数、同方法路线进行试验。结果见表1、表2和表3。
表1-高温瞬时试验数据表
Figure A200810246925D00061
表2-高温持久试验数据表
Figure A200810246925D00062
表3-机械性能试验数据表
Figure A200810246925D00072
修复后的花键管零件几何尺寸符合设计要求，接头力学性能符合相关技术要求及设计要求，花键管挽救件焊接合格率达100％，并一次通过发动机试车考核，缩短了修理周期，降低了修理成本，已成功焊接修复30余台份的花键管零件。

Claims (7)

1、一种采用电子束焊深度修理局部缺陷报废件的方法，适用于结构复杂的薄壁件，其特征在于按以下步骤进行：
(1)焊前准备
零件装配前，用刮刀及不锈钢丝刷将零件接头表面的氧化膜清除；零件装配时，在零件完好部分表面装配一个工艺箍，零件上装有工艺箍的一端装上补接端头；将装配好的零件装夹；
(2)焊接方法
采用电子束焊焊接方法焊接，按定位焊、熔透焊和散焦修饰焊方式分步进行；
(3)焊后加工
焊接结束后，零件在真空状态下保存5min以上再拆卸工装；加工焊缝锁底内径；
(4)焊后检验及补焊
检查零件尺寸是否超差；检查焊缝表面有无气孔、裂纹和咬边缺陷；磨削有缺陷的焊缝表面直到缺陷被完全清除后再进行补焊；
(5)焊接接头力学性能测试
进行理化性能测试或上机长时间试测。
2、根据权利要求1所述的一种采用电子束焊深度修理局部缺陷报废件的方法，其特征在于所述的工艺箍与零件同材质，工艺箍的壁厚为1.0～2.0mm，最终宽度不小于5.0mm。
3、根据权利要求1所述的一种采用电子束焊深度修理局部缺陷报废件的方法，其特征在于所述的补接端头正面预留0.5～2.0mm的加工余量，接头锁底厚度为1.5～4.0mm，且要保证与零件轴向装配间隙不大于0.05mm。
4、根据权利要求1所述的一种采用电子束焊深度修理局部缺陷报废件的方法，其特征在于所述的焊接方法参数为：
  焊接方式 熔深(mm) 焊接束流(mA)     焊接速度(mm/s)   真空压力(mbar)   扫描波形 扫描频率(Hz)     扫描幅值(mm)     定位焊 1.5～2.0 3.0～4.0 8.0～10.0 ≤4.0×10-4 熔透焊 4.0～4.5 6.0～8.0 8.0～10.0 ≤4.0×10-4 三角形或圆形     40～60 1.0～1.5 修饰焊 ≤1.0 4.0～6.0 4.0～7.0 ≤4.0×10-4 三角形或圆形     80～100 1.2～1.7
。
5、根据权利要求1所述的一种采用电子束焊深度修理局部缺陷报废件的方法，其特征在于所述的定位焊中每个定位焊点长3～5mm，定位焊点周向均布。
6、根据权利要求1所述的一种采用电子束焊深度修理局部缺陷报废件的方法，其特征在于所述的散焦修饰焊中焊缝横截面底部呈圆弧形。
7、根据权利要求1所述的一种采用电子束焊深度修理局部缺陷报废件的方法，其特征在于所述的焊缝锁底内径单面壁厚需预留1.0mm的加工余量。
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