CN102922120B - 一种消除无余量电子束焊接焊缝中气孔缺陷的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种消除无余量电子束焊接焊缝中气孔缺陷的方法，首先进行无损探伤，按照三角关系精确定位出缺陷的位置和深度，然后在待修复焊缝背面覆盖预置锁底，以吸收残余能量，并通过试焊过程，确定合适的焊接参数和焊接工艺，最后按照确定的焊接参数和焊接工艺对待修复焊缝进行补焊，有效去除焊缝内部的缺陷。采用该技术后，焊缝内部气孔类缺陷一次补焊合格率超过95%，特别是对于转子类零件，经过缺陷精确定位及相关技术处理后，一次补焊合格率达到100%，未出现因补焊不合格而造成的零件超差及报废。

Description

一种消除无余量电子束焊接焊缝中气孔缺陷的方法

技术领域

本发明涉及零件的焊后修复技术，具体为一种消除无余量电子束焊接焊缝中气孔缺陷的方法。

背景技术

电子束焊工艺具有能量密度高，焊接变形小，不易氧化等特点，在焊接一些采用普通焊接工艺难以加工或者加工精度较高的零部件时有很大的优势。因此在我国多个机种的零部件制造过程中，电子束焊工艺得到了大量应用。但难加工材料或精度要求较高材料的零件出现焊接缺陷特别是气孔缺陷时，现在采用的处理方法是直接采用电子束重新进行一次焊接，该方法存在两个问题，第一是使用较大焊接束流时容易造成零件变形及轴线尺寸收缩，造成零件超差，且焊接缺陷不一定有效去除，第二是采用较小焊接束流时零件可以保证焊接变形较小，但当焊接缺陷位于较深位置时难以有效消除。最终导致两种情况，第一是难以有效消除焊缝中的缺陷，第二是造成零件变形，导致零件超差或报废。

发明内容

要解决的技术问题

为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种消除无余量电子束焊接焊缝中气孔缺陷的方法，以保证零件的焊接质量及尺寸。

技术方案

本发明的技术方案为：

所述一种消除无余量电子束焊接焊缝中气孔缺陷的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：确定待修复焊缝中气孔缺陷的位置和深度；

步骤2：加工预置锁底，并将预置锁底焊接固定在待修复焊缝的母材上，且预置锁底覆盖待修复焊缝中的气孔缺陷位置；所述预置锁底与待修复焊缝的母材同材料、同热处理状态；

步骤3：选取厚度不小于S、且不大于L+l的试板进行试焊，本步骤的试板与待修复焊缝的母材同材料、同热处理状态，本步骤试焊的焊接束流以及函数搅拌方式与待修复焊缝的焊接束流以及函数搅拌方式对应相同，本步骤的试焊的焊接速度取待修复焊缝的焊接速度的正负30%范围内，S为待修复焊缝中气孔缺陷的深度，L为待修复焊缝的厚度，l为预置锁底的厚度；试焊后对试板焊缝进行探伤，得到没有气孔缺陷的试焊焊接参数；

步骤4：选取两块试板，试板厚度分别为S和L+l，本步骤的试板与待修复焊缝的母材同材料、同热处理状态；采用步骤3得到的焊接参数，并采用不同的焊接工艺对本步骤中的两块试板进行试焊，得到一种使厚度为S的试板大透、厚度为L+l的试板微透或不透的焊接工艺；

步骤5：采用步骤3得到的焊接参数和步骤4得到的焊接工艺对固定有预制锁底的待修复焊缝进行补焊，消除待修复焊缝中的气孔缺陷。

所述一种消除无余量电子束焊接焊缝中气孔缺陷的方法，其特征在于：采用如下步骤确定待修复焊缝中气孔缺陷的位置和深度：

步骤1.1：采用X光射线源垂直于待修复焊缝母材零件进行照射，在待修复焊缝母材零件的照射背面固定标识铅条，且待修复焊缝母材零件的照射背面与X光底片贴合，在X光底片上得到气孔缺陷的投影位置和标识铅条的投影位置，并得到气孔缺陷投影位置和标识铅条投影位置的距离d；

步骤1.2：将X光射线源的照射方向偏转α角度后对待修复焊缝母材零件进行照射，得到气孔缺陷新的投影位置和标识铅条投影位置的距离e；

步骤1.3：待修复焊缝中气孔缺陷的深度h=|e-d|/tgα。

有益效果

本发明首先进行无损探伤，按照三角关系精确定位出缺陷的位置和深度，然后在待修复焊缝背面覆盖预置锁底，以吸收残余能量，并通过试焊过程，确定合适的焊接参数和焊接工艺，最后按照确定的焊接参数和焊接工艺对待修复焊缝进行补焊，有效去除焊缝内部的缺陷。

附图说明

图1：X光射线源垂直照射示意图；

图2：X光射线源偏转照射示意图；

其中：1、X光射线；2、标识铅条；3、气孔缺陷；4、X光底片；5、待修复焊缝；6、垂直照射时的气孔缺陷投影；7、偏转照射时的气孔缺陷投影。

具体实施方式

下面结合具体实施例描述本发明：

本实施例中的消除无余量电子束焊接焊缝中气孔缺陷的方法包括以下步骤：

步骤1：零件缺陷的定位：

在对焊缝进行缺陷修复前，需要准确判定气孔缺陷的位置，以保证在修复时缺陷可有效去除。本实施例中采用X光射线探伤的方法，以不同的角度对焊缝缺陷部位进行检查，根据角度及零件在X光底片上的偏差，按照三角关系可确定气孔缺陷的具体位置及深度：

步骤1.1：参照附图1，采用X光射线源垂直于待修复焊缝母材零件进行照射，在待修复焊缝母材零件的照射背面固定标识铅条，且待修复焊缝母材零件的照射背面与X光底片贴合，在X光底片上得到气孔缺陷的投影位置和标识铅条的投影位置，并得到气孔缺陷投影位置和标识铅条投影位置的距离d；

步骤1.2：参照附图2，将X光射线源的照射方向偏转α角度后对待修复焊缝母材零件进行照射，得到气孔缺陷新的投影位置和标识铅条投影位置的距离e；

步骤1.3：待修复焊缝中气孔缺陷的深度S=|e-d|/tgα。

步骤2：预置锁底的加工及定位工艺：

在经过零件焊缝内部缺陷定位后，考虑到零件为无余量修补，因此焊缝背面几乎无加工余量，为了保证焊接缺陷特别是位于焊缝背面一侧的焊接缺陷得以很好的去处，当需要采用较大的焊接束流，这样就需要背面增加可以吸收电子束残余能量的锁底。根据零件的厚度和缺陷的尺寸及长度加工合适的预置锁底，在吸收残余能量的同时可起到防飞溅的作用。

将预置锁底焊接固定在待修复焊缝的母材上的方式可以采用氩弧焊或储能点焊的方式，这主要考虑的是，当补焊较厚零件时，在背面固定预置锁底可采用氩弧焊定位的方式进行，在定位的过程中应注意零件焊缝部位正反两面的保护，防止氧化；当补焊较薄零件或者焊缝内缺陷靠近外表面时，厚度较小的预置锁底可采用储能点焊的方式进行定位。

这里预置锁底覆盖待修复焊缝中的气孔缺陷位置，且预置锁底与待修复焊缝的母材同材料、同热处理状态。

步骤3：选取焊接参数：

在缺陷定位及焊接锁底准备完成后，需要进行焊接参数试验，以确保补焊时不会产生新的缺陷。

试验表明同样热输入量的情况下，焊接速度较快时，熔池液态停留时间相对较短，不利于气孔缺陷内气泡的逸出；而焊接速度较慢时，虽然可以保证熔池停留时间相对较长，促进气泡的逸出，但由此产生的焊接应力变形却会增大，难以有效保证零件尺寸。因此，采用合适的焊接参数：焊接束流、焊接速度及电子束焊接函数搅拌的方式，可以保证熔池的停留时间，而由此产生的焊接变形又相对较小，有利于消除焊缝内部的焊接缺陷。

本步骤中，选取厚度不小于S、且不大于L+l的试板进行试焊，本步骤的试板与待修复焊缝的母材同材料、同热处理状态，本步骤试焊的焊接束流以及函数搅拌方式与待修复焊缝的焊接束流以及函数搅拌方式对应相同，本步骤的试焊的焊接速度取待修复焊缝的焊接速度的正负30%范围内，S为待修复焊缝中气孔缺陷的深度，L为待修复焊缝的厚度，l为预置锁底的厚度；试焊后对试板焊缝进行探伤；通过试焊和探伤，得到没有产生气孔缺陷的试焊的焊接参数。

步骤4：选择焊接工艺：

焊接参数确定后，需要选定焊接时的焊接工艺。这主要是因为当焊接缺陷位于焊缝表面时，可采用调整焊接参数的方式促进其逸出焊缝表面，但当焊接缺陷位于焊缝底部时，即使采用优化焊接参数的方式也不能保证焊接缺陷完全消除，为了保证补焊后零件变形量不会影响到零件的最终尺寸，就需要在焊接工艺上采取一定的方法。

本步骤中，选取两块试板，试板厚度分别为S和L+l，本步骤的试板与待修复焊缝的母材同材料、同热处理状态；采用步骤3得到的焊接参数，并采用不同的焊接工艺对本步骤中的两块试板进行试焊，得到一种使厚度为S的试板大透、厚度为L+l的试板微透或不透的焊接工艺。

步骤5：采用步骤3得到的焊接参数和步骤4得到的焊接工艺对固定有预制锁底的待修复焊缝进行补焊，将焊接缺陷引至预置锁底中去，通过机械加工的方式将预置锁底去除，既保证缺陷的有效去除又不影响零件尺寸特别是焊接收缩量。

补焊前，在焊缝内表面可能产生飞溅的部位均匀涂抹防飞溅剂，可以很好的阻止飞溅颗粒物与零件内表面的熔合以及对非加工表面的击伤。飞溅颗粒粘附在防飞溅剂上采用徒手就可以去除，而由于此类防飞溅剂为水溶性材料，补焊后使用抹布蘸水清洗一下就可以完全去除，清理完成的零件表面与加工前一样呈银白色。在提高焊后清理效率的同时保证了补焊质量。

Claims (1)

1.一种消除无余量电子束焊接焊缝中气孔缺陷的方法，其特征在于：包括以下步骤： 

步骤1：确定待修复焊缝中气孔缺陷的位置和深度； 

步骤1.1：采用X光射线源垂直于待修复焊缝母材零件进行照射，在待修复焊缝母材零件的照射背面固定标识铅条，且待修复焊缝母材零件的照射背面与X光底片贴合，在X光底片上得到气孔缺陷的投影位置和标识铅条的投影位置，并得到气孔缺陷投影位置和标识铅条投影位置的距离d； 

步骤1.2：将X光射线源的照射方向偏转α角度后对待修复焊缝母材零件进行照射，得到气孔缺陷新的投影位置和标识铅条投影位置的距离e； 

步骤1.3：待修复焊缝中气孔缺陷的深度h＝|e-d|/tgα；

步骤2：加工预置锁底，并将预置锁底焊接固定在待修复焊缝的母材上，且预置锁底覆盖待修复焊缝中的气孔缺陷位置；所述预置锁底与待修复焊缝的母材同材料、同热处理状态； 

步骤3：选取厚度不小于S、且不大于L+l的试板进行试焊，本步骤的试板与待修复焊缝的母材同材料、同热处理状态，本步骤试焊的焊接束流以及函数搅拌方式与待修复焊缝的焊接束流以及函数搅拌方式对应相同，本步骤的试焊的焊接速度取待修复焊缝的焊接速度的正负30％范围内，S为待修复焊缝中气孔缺陷的深度，L为待修复焊缝的厚度，l为预置锁底的厚度；试焊后对试板焊缝进行探伤，得到没有气孔缺陷的试焊焊接参数； 

步骤4：选取两块试板，试板厚度分别为S和L+l，本步骤的试板与待修复焊缝的母材同材料、同热处理状态；采用步骤3得到的焊接参数，并采用不同的焊接工艺对本步骤中的两块试板进行试焊，得到一种使厚度为S的试板大透、厚度为L+l的试板微透或不透的焊接工艺； 

步骤5：采用步骤3得到的焊接参数和步骤4得到的焊接工艺对固定有预制锁底的待修复焊缝进行补焊，消除待修复焊缝中的气孔缺陷。