CN105436688A - 一种变厚度zl114a铝合金的真空电子束焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种变厚度ZL114A铝合金的真空电子束焊接方法,将4~32mm厚度的ZL114A铝合金待焊件进行酸洗、机械打磨后放入真空室抽真空,真空度控制在2~7×10-2Pa,分别进行定位焊、正式焊、修饰焊。正式焊及修饰焊使用阶梯起弧和阶梯收弧,修饰焊使用加扫描的电子束流。该方法的优点是可以有效避免焊接气孔出现,焊缝接头美观、成形良好,焊缝综合性能良好。
Description
技术领域
本发明属于一种飞行器进气道,具体涉及一种高超声速内转进气道。
背景技术
ZL114A铝合金由于良好的铸造性能、较好的耐蚀性、气密性和高强度,被广泛地应用于航空航天领域。在实际生产中,常常需要在ZL114A铝合金件间进行焊接,以实现产品设计要求。
目前对ZL114A铝合金的焊接主要有氩弧焊和激光焊。使用传统的氩弧焊,很难保证变厚度区焊缝成形一致,并且在厚度较大的区域通常需要开坡口,进行多层多道焊,焊接热输入大、焊接变形大。使用激光焊,由于铝合金自身的高反射性,通常焊缝熔深有限,无法实现大厚度区域的焊接,且易产生气孔。真空电子束能量集中、热输入小、可实现不同厚度ZL114A的焊接,焊缝质量优良。因此,使用真空电子束焊接变厚度ZL114A具有明显的优势。
发明内容
本发明的目的是提供一种变厚度ZL114A铝合金的真空电子束焊接方法,该方法利于电子束焊接穿透能力强、热输入小、焊接变形与残余应力小等特点,可以将4~32mm厚度的ZL114A铝合金实施焊接,焊接性能稳定。
本发明是这样实现的,一种变厚度ZL114A铝合金的真空电子束焊接方法,它包括以下步骤,
步骤1:焊前准备:将待焊件进行酸洗、机械打磨,并使用丙酮擦拭干净;
步骤2:装配:使用夹具、工装装配待焊件,保证装配位置正确,两焊接件面间距不超过0.2mm,错边不大于0.2mm;
步骤3:电子束焊接;
步骤4;焊后质量检查。
所述的步骤3包括,
步骤3.1:将待焊件及工装吊装置于电子束焊机平台上并进行固定,调整转轴至待焊接面与工作台平行,将电子束对准待焊接件间距中心位置,进行抽真空,真空室真空度控制在2~7×10-2Pa;
步骤3.2:真空度满足焊接要求后使用小电子束流(2~5mA)对焊接轨迹进行示教,调整NC程序参数,保证电子束斑点始终位于焊缝中间位置。示教完成后进行定位焊接,定位焊焊缝长度10~20mm,通过工作台平移或转台的旋转来完成;
步骤3.3对焊缝进行正式焊接,正式焊接使用阶梯起弧的方式,焊接电流在起弧5~10mm后达到正式焊接电流,焊接完成后使用阶梯收弧的方式,在10~20mm内完成熄弧;
步骤3.4对焊缝进行修饰焊接。修饰焊使用与正式焊一致的起收弧方式,并通过加扫描的电子束流来完成焊接。
所述的步骤4包括,
步骤4.1:焊后对电子束焊缝进行外观检查,保证焊缝表面无裂纹、咬边、凹陷、焊瘤等缺陷;
步骤4.2:焊后对电子束焊缝质量X光无损检测,焊缝质量满足GJB1718A-2005《电子束焊接》I级焊缝要求;
步骤4.3:对焊接接头取样,进行接头力学性能测试,强度不低于基体材料的80%。
本发明的优点是,1.使用真空电子束焊接能量集中、热输入小、热影响区小、焊接变形小、焊接效率高、性能稳定;2.在正式焊和修饰焊中使用阶梯收弧和起弧的方式,可避免在焊缝起弧、收弧段形成凸起和凹坑;3.修饰焊使用加扫描的电子束流,可以有效的的消除焊接过程中产生的气孔,获得良好的焊缝内部质量及外观质量。
附图说明
图1为复杂变厚度型腔结构工件对接面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细介绍:
以复杂变厚度型腔结构工件为例,其对接面如附图1所示,工件材料为ZL114A。在焊接过程中对接平面及内弧面均存在变厚度区域,空腔部分壁厚为8mm,整体结构壁厚4~32mm。
1.平面焊接实施方案如下:
步骤1:焊前准备:
将待焊接件进行酸洗,去除表面氧化物,酸洗后在50~80℃下烘干20~30min,酸洗完成后机械打磨焊接区域至呈光亮金属光泽,并使用丙酮擦拭干净。
步骤2:装配:
使用夹具、工装装配待焊件,保证装配位置正确,两焊接件面间距不超过0.2mm,错边不大于0.2mm。
步骤3:平面电子束焊接方案
步骤3.1:将待焊件及工装吊装置于电子束焊机平台上并进行固定,调整转轴至待焊接面与工作台平行。将电子束对准待焊接件间距中心位置,进行抽真空,真空室真空度控制在2~7×10-2Pa。
步骤3.2:真空度满足焊接要求后使用小电子束流(2~5mA)对焊接轨迹进行示教,调整NC程序参数,保证电子束斑点始终位于焊缝中间位置。示教完成后进行定位焊接。定位焊焊缝长度10~20mm,通过工作台平移来完成。
定位焊工艺参数:
加速电压U=50kV;
聚焦电流I=1760mA;
电子束流Ib=20~40mA;
焊接速度V=1000mm/min。
步骤3.3:对焊缝进行正式焊接,正式焊接使用阶梯起弧的方式,焊接电流在起弧5~10mm后达到正式焊接电流,焊接完成后使用阶梯收弧的方式,在10~20mm内完成熄弧。
正式焊工艺参数:
加速电压U=50kV;
聚焦电流I=1720mA;
电子束流Ib=25~130mA;
焊接速度V=1000mm/min。
步骤3.4:对焊缝进行修饰焊接。修饰焊使用与正式焊一致的起收弧方式,并通过加扫描的电子束流来完成焊接。
修饰焊工艺参数:
加速电压U=40~60kV;
聚焦电流I=1800mA;
电子束流Ib=30~80mA;
焊接速度V=1000mm/min;
扫描方式:双余弦;
扫描幅值VX=2mm,VY=2mm;
扫描频率f=200Hz。
步骤4;焊后质量检查
步骤4.1:焊后对电子束焊缝进行外观检查,保证焊缝表面无裂纹、咬边、凹陷、焊瘤等缺陷。
步骤4.2:焊后对电子束焊缝质量X光无损检测,焊缝质量满足GJB1718A-2005《电子束焊接》I级焊缝要求。
步骤4.3:对焊接接头取样,进行接头力学性能测试,强度不低于基体材料的80%。
2.内弧面焊接具体实施方案:
步骤1:焊前准备:
将待焊接件进行酸洗,去除表面氧化物,酸洗后在50~80℃下烘干20~30min,酸洗完成后机械打磨焊接区域至呈光亮金属光泽,并使用丙酮擦拭干净。
步骤2:装配:
使用夹具、工装装配待焊件,保证装配位置正确,两焊接件面间距不超过0.2mm,错边不大于0.2mm。
步骤3:电子束焊接
步骤3.1:将待焊件及工装吊装置于电子束焊机平台上并进行固定,调整转轴至待焊接面与工作台平行。将电子束对准待焊接件间距中心位置,进行抽真空,真空室真空度控制在2~7×10-2Pa。
步骤3.2:真空度满足焊接要求后使用小电子束流(2~5mA)对焊接轨迹进行示教,调整NC程序参数,保证电子束斑点始终位于焊缝中间位置。示教完成后进行定位焊接。定位焊焊缝长度10~20mm,通过转台的旋转来完成。
定位焊工艺参数:
加速电压U=60kV;
聚焦电流I=1760mA;
电子束流Ib=20~40mA;
焊接速度V=1000mm/min。
步骤3.3:对焊缝进行正式焊接,正式焊接使用阶梯起弧的方式,焊接电流在起弧5~10mm后达到正式焊接电流,焊接完成后使用阶梯收弧的方式,在10~20mm内完成熄弧。
正式焊工艺参数:
加速电压U=60kV;
聚焦电流I=1720mA;
电子束流Ib=45~95mA;
焊接速度V=1000mm/min。
步骤3.4:对焊缝进行修饰焊接。修饰焊使用与正式焊一致的起收弧方式,并通过加扫描的电子束流来完成焊接。
修饰焊工艺参数:
加速电压U=40~60kV;
聚焦电流I=1800mA;
电子束流Ib=50~60mA;
焊接速度V=1000mm/min;
扫描方式:双余弦;
扫描幅值VX=2mm,VY=2mm;
扫描频率f=200Hz。
步骤4;焊后质量检查
步骤4.1:焊后对电子束焊缝进行外观检查,保证焊缝表面无裂纹、咬边、凹陷、焊瘤等缺陷。
步骤4.2:焊后对电子束焊缝质量X光无损检测,焊缝质量满足GJB1718A-2005《电子束焊接》I级焊缝要求。
步骤4.3:对焊接接头取样,进行接头力学性能测试,强度不低于基体材料的80%。
以上所述仅为本发明的较佳可行实例,并非局限本发明的专利范围,故凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化,均包含于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种变厚度ZL114A铝合金的真空电子束焊接方法,其特征在于:它包括以下步骤,
步骤1:焊前准备:将待焊件进行酸洗、机械打磨,并使用丙酮擦拭干净;
步骤2:装配:使用夹具、工装装配待焊件,保证装配位置正确,两焊接件面间距不超过0.2mm,错边不大于0.2mm;
步骤3:电子束焊接;
步骤4;焊后质量检查。
2.如权利要求1所述的一种变厚度ZL114A铝合金的真空电子束焊接方法,其特征在于:所述的步骤3包括,
步骤3.1:将待焊件及工装吊装置于电子束焊机平台上并进行固定,调整转轴至待焊接面与工作台平行,将电子束对准待焊接件间距中心位置,进行抽真空,真空室真空度控制在2~7×10-2Pa;
步骤3.2:真空度满足焊接要求后使用小电子束流(2~5mA)对焊接轨迹进行示教,调整NC程序参数,保证电子束斑点始终位于焊缝中间位置。示教完成后进行定位焊接,定位焊焊缝长度10~20mm,通过工作台平移或转台的旋转来完成;
步骤3.3对焊缝进行正式焊接,正式焊接使用阶梯起弧的方式,焊接电流在起弧5~10mm后达到正式焊接电流,焊接完成后使用阶梯收弧的方式,在10~20mm内完成熄弧;
步骤3.4对焊缝进行修饰焊接。修饰焊使用与正式焊一致的起收弧方式,并通过加扫描的电子束流来完成焊接。
3.如权利要求1所述的一种变厚度ZL114A铝合金的真空电子束焊接方法,其特征在于:所述的步骤4包括,
步骤4.1:焊后对电子束焊缝进行外观检查,保证焊缝表面无裂纹、咬边、凹陷、焊瘤等缺陷;
步骤4.2:焊后对电子束焊缝质量X光无损检测,焊缝质量满足GJB1718A-2005《电子束焊接》I级焊缝要求;
步骤4.3:对焊接接头取样,进行接头力学性能测试,强度不低于基体材料的80%。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160330 |