CN102909478A - 厚壁小直径产品的焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种厚壁小直径产品的焊接方法。本发明采用真空电子束焊和钨极氩弧焊两种方法相结合的焊接方法，解决了厚壁壳体焊缝背面余高控制难题。

Description

厚壁小直径产品的焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种厚壁小直径产品真空电子束焊和钨极氩弧焊两种方法相结合的焊接方法。 
背景技术
产品在试制阶段，通常选用厚壁产品做试验来考核性能，一是为了确保产品工作的可靠性，使其不会因出现强度等方面的问题而影响考核结果，二是厚壁壳体可以重复使用，以达到降低试制成本的目的。产品通常由前、后封头和筒体段组成，为了节约原材料，壳体一般都采用焊接结构形式。而壳体内表面由于贴绝热层及装药等需要，需对焊缝背面余高进行控制，一般情况下产品焊缝背面余高≤0.20mm。但是对于壁厚在4mm以上的厚壁壳体而言，无论是选用钨极氩弧焊还是选用真空电子束焊，焊缝背面余高很难满足≤0.20mm的使用要求，当焊缝余高超过设计指标时，可通过机械打磨的方法将高出部分去除，然而，有些壳体由于结构的特殊性，如壳体两端均为小开口，或壳体直径过小，将无法实施打磨，焊缝背面余高控制就成了厚壁壳体的加工难题。 
发明内容
针对厚壁产品焊缝背面余高控制难的问题，本发明所要解决的技术问题是提出一种厚壁小直径产品的焊接方法，本发明将真空电子束焊和钨极氩弧焊相结合的焊接方法，能有效解决厚壁壳体焊缝背面余高控制难题。 
本发明为解决其技术问题而采用的技术方案是：一种厚壁小直径产品的焊接方法，将真空电子束焊和钨极氩弧焊相结合实现厚壁壳体焊缝背面余高控制，包括如下步骤： 
步骤一、待焊的两个零件均加工成底部带一定钝边、上部开一定坡口的接 头型式，钝边加工需满足薄壁筒体电子束焊接加工要求，坡口则需满足钨极氩弧焊的施焊要求； 
步骤二、用砂纸清理待焊部位，并用无水酒精擦净，再用装焊工装将壳体装配到位，确保电子束焊部位对接偏移量≤0.20mm，将装配到位的壳体组件装夹在电子束焊机的回转装置上； 
步骤三、对待焊部位进行退磁处理，要求待焊区域磁场强度不超过2×10-4T，用无水酒精清理后将待焊壳体开进真空室，抽真空至合适的真空度后，选用适当的参数进行真空电子束焊接； 
步骤四、电子束焊接结束后，对焊缝进行100％X光拍片检查，焊缝应满足GJB1718A-2005I级要求； 
步骤五、检验合格后的壳体，需对电子束焊焊缝表面及坡口部位进行喷砂处理，去除残留的锈迹、油污等污物； 
步骤六、用钢丝刷清理待焊部位残留石英砂，并用丙酮擦净；焊丝须用汽油清洗及砂皮打磨，要求无锈蚀、油污，并用丙酮擦净； 
步骤七、氩弧焊焊接，完成堆高及盖面焊； 
步骤八、焊接结束后进行100％X光拍片检查，焊缝应满足QJ1842-95I级要求。 
随后的实施例将证明，采用本发明的真空电子束焊和钨极氩弧焊两种方法相结合的焊接方法，解决了厚壁壳体焊缝背面余高控制难题，为设计人员在进行焊接结构设计时拓宽了思路。 
附图说明
图1是本发明的焊接接头的结构示意图。 
图2是本发明的焊接接头局部放大图。 
图3是本发明焊缝焊接后示意图。 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。 
实施例1 
本发明方法在仿产品上实施，壳体总长954mm，两端缩口，一端孔口内径为φ66mm，距焊缝722mm，另一端孔口内径φ37mm，距焊缝232mm，待焊处直径φ85.1mm，待焊处壳体壁厚7.6mm，材料牌号为20#钢，具体方法如下： 
接头加工：筒体和封头的焊接接头均加工成如图1-2所示的结构型式。 
壳体待焊部位清洁：用砂纸清理待焊部位，打磨至金属光泽，不得有氧化皮、锈斑残留，再用无水酒精清洁待焊部位。 
用装焊工装将壳体装配到位，确保电子束焊部位对接偏移量≤0.20mm，将装配到位的壳体组件装夹在型号为2100/15-150CNC真空电子束焊机的回转装置上。 
对待焊部位进行退磁处理，要求待焊区域磁场强度不超过2×10-4T，用无水酒精清理后将待焊壳体开进真空室，抽真空至真空度达到3.5×10-2mbar后，选用经至少2个以上验证试验件验证过的表1电子束焊参数，依次进行电子束焊定位焊、深熔焊和修饰焊。 
表1.真空电子束焊焊接参数 
  焊接顺序   加速电压U   电子束流Ib   聚焦电流If   焊接速度v
  定位焊   130   5   318   50
  深熔焊   130   42   330   50
  修饰焊   130   12   360   40
如图3所示，电子束焊接结束后，先对焊缝进行目检，焊缝正面要求平滑过渡至基体，再对焊缝进行100％X光拍片检查，焊缝应满足GJB1718A-2005 
I级要求； 
检验合格后的壳体，需对电子束焊焊缝表面及坡口部位进行喷砂处理，去除残留的锈迹、油污等污物。 
用钢丝刷清理待焊部位残留石英砂，并用丙酮擦净；规格及牌号分别为φ2、H18CrMoA的焊丝须用汽油清洗及砂皮打磨，要求无锈蚀、油污，并用丙酮擦净。 
用表2氩弧焊焊接参数，完成 形部分堆高及盖面手工氩弧焊，焊接用设备是KEMPPY公司生产的MASTERTIG AC/DC3500W焊机。 
表2.氩弧焊焊接参数 
  焊接顺序   电弧电压U   焊接电流I   氩气流量
  第一层   11～12   125   10～12
  第二层   11～12   150   10～12
  盖面层   11～12.5   152   10～12
焊接结束后进行100％X光拍片检查，焊缝完全满足QJ1842-95I级要求。 
综上，采用本发明的真空电子束焊和钨极氩弧焊两种方法相结合的焊接方法，解决了厚壁壳体焊缝背面余高控制难题。 

Claims (3)

1.一种厚壁小直径产品的焊接方法，其特征在于，将真空电子束焊和钨极氩弧焊相结合实现对背面余高有严格控制要求的厚壁壳体对接接头的焊接，包括如下步骤：
步骤一、待焊的两个零件均车削成底部带钝边、上部开坡口的接头型式，钝边加工需满足薄壁筒体电子束焊接加工要求，坡口则需满足钨极氩弧焊的施焊要求；
步骤二、用砂纸清理待焊部位，并用无水酒精擦净，再用装焊工装将壳体装配到位，确保电子束焊部位对接偏移量≤0.20mm，将装配到位的壳体组件装夹在电子束焊机的回转装置上；
步骤三、对待焊部位进行退磁处理，直至待焊区域磁场强度不超过2×10-4T，用无水酒精清理后将待焊壳体开进真空室，抽真空至真空度高于3.5×10-2mbar后，依次进行定位焊、深熔焊和修饰焊；
步骤四、电子束焊接结束后，对焊缝进行100％X光拍片检查，焊缝应满足JB1718A-2005I级要求；
步骤五、检验合格后的壳体，对电子束焊焊缝表面及坡口部位，采用0.6MPa的喷砂压力进行喷砂处理，去除残留的锈迹和油污；
步骤六、用钢丝刷清理待焊部位残留的石英砂并用丙酮擦净；焊丝用汽油清洗及砂皮打磨，无锈蚀和油污，并用丙酮擦净；
步骤七、氩弧焊焊接，完成堆高及盖面焊；
步骤八、焊接结束后进行100％X光拍片检查。
2.根据权利要求1所述的厚壁小直径产品的焊接方法，其特征在于，步骤一所述的钝边为3.5mm，坡口为30°。
3.根据权利要求1或2所述的厚壁小直径产品的焊接方法，其特征在于，步骤三所述的电子束焊接选用下表1参数依次进行定位焊、深熔焊和修饰焊。
表1.真空电子束焊焊接参数
  焊接顺序   加速电压U   电子束流Ib   聚焦电流If   焊接速度v   定位焊   130   5   318   50   深熔焊   130   42   330   50   修饰焊   130   12   360   40
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