CN106312284A - 钛合金窄间距焊缝的真空电子束焊接方法 - Google Patents
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Abstract
一种钛合金窄间距焊缝的真空电子束焊接方法，其特征在于包括如下步骤：①将焊接接头采用双嵌接自行衬垫对接接头，对接深度小于焊缝熔深要求，在焊缝两侧加工去应力槽，去应力槽肩宽度要小于焊缝表面熔宽；②清洗焊接件，去除焊接面的油膜、水膜及有机杂质，焊接件一经清理应尽快施焊；清洗干净后对各个焊接部分进行装配、焊接，焊接时，在未焊接焊缝一侧添加一紫铜散热装置；焊完一条或两条焊缝后及时对焊件进行焊后退火处理，然后再对其它焊缝进行焊接，重复此前工艺步骤，直至全部焊接完毕；采用真空电子束焊接。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属焊接方法，尤其涉及钛合金的焊接方法。
背景技术
由于钛合金具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛应用于制造各种精密复杂零件。但是由于钛合金导热性差，容易吸收氢、氧、氮，导致钛合金焊接性能较差，特别是具有多道窄间距焊缝的精密复杂钛合金零件，焊接时容易出现焊接应力裂纹、焊接变形以及焊塌等缺陷问题。
真空电子束焊接是指在真空环境下，利用会聚的高速电子流轰击焊缝处所产生的热能使被焊金属熔合的一种焊接方法。真空电子束焊接具有穿透能力强、焊接速度快、热影响区小、焊接应力小、焊缝深宽比大、焊接质量好等特点。同时，真空电子束焊接具有很高的能量密度，对于钛合金精密构件的焊接，具有传统焊接方法难以比拟的优势。
目前将真空电子束焊接应用到钛合金上的公开文献也较多，但以钛合金与其他金属之间的焊接为主，而钛合金彼此之间的焊接则较少，如申请号为201010278163.8的中国发明专利申请《一种钛合金与锡青铜电子束焊接方法》(公开号为CN101913023A)；申请号为200810018126.6的中国发明专利申请《一种铌合金与钛合金厚板的电子束焊接方法》(公开号为CN101274388A)；申请号为201510657152.3的中国发明专利申请《一种钛合金材料与CVDNb的电子束焊接方法》(公开号为CN105290575A)等。
另外，钛合金窄间距(焊缝间距不超过8mm)的焊接方面的资料较少，而实际中则存在焊接应力裂纹、焊塌等缺陷，容易引起焊接变形，使焊缝外观较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种消除焊接应力裂纹、焊塌缺陷的钛合金窄间距焊缝的真空电子束焊接方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种钛合金窄间距焊缝的真空电子束焊接方法，其特征在于包括如下步骤：
①将焊接接头采用双嵌接自行衬垫对接接头，对接深度小于焊缝熔深要求，在焊缝两侧加工去应力槽，去应力槽肩宽度要小于焊缝表面熔宽；
②清洗焊接件，去除焊接面的油膜、水膜及有机杂质，焊接件一经清理应尽快施焊；清洗干净后对各个焊接部分进行装配、焊接，焊接时，在未焊接焊缝一侧添加一紫铜散热环；焊完一条或两条焊缝后及时对焊件进行焊后退火处理，然后再对其它焊缝进行焊接，重复此前工艺步骤，直至全部焊接完毕；采用真空电子束焊接，焊接条件如下：
加速电压为58～60kV；焊接熔深为1.0～1.5mm，选用表面聚焦或欠焦；焊接速度为1000mm/min；焊接束流为2.5～3.5mA；焊接真空度高于5×10-4mbar。
作为优选，步骤①中所述的去应力槽深度为焊缝熔深的1/5～1/4。
进一步，步骤②所述的清洗焊接件采用干净的白纱布蘸取丙酮对进行清洗。
作为优选，步骤②所述装配的间隙小于0.05mm。
作为优选，所述的焊缝间距为3mm～8mm。
作为优选，焊接时采用60kV中压数控电子束焊机。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明适合于具有2道～5道间距为3mm-8mm的焊缝的钛合金精密复杂零件的电子束焊接，消除了具有多道窄间距焊缝的钛合金精密复杂零件的电子束焊缝之间的相互应力作用，解决了电子束焊接应力裂纹缺陷的问题，避免了焊接应力裂纹、焊塌和焊接变形问题，提高了焊接精度，得到了电子束焊缝外观质量、内部质量(CT探伤)均符合《GJB1718-93电子束焊接规范》所规定的Ⅰ级焊缝要求的焊缝。得到的具有多道窄间距焊缝的钛合金零件焊缝具有外观成形好，焊接质量一致性好，工艺再现性好，焊接成品率高等优点。
附图说明
图1为实施例中钛合金多道窄间距焊缝电子束焊接接头示意图。
图2为实施例中钛合金多道窄间距焊缝电子束焊接后的焊缝效果示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
先后进行了三批共20件样件的焊接，每件零件上有2道焊缝，焊缝熔深1.2～1.5mm，焊缝间距为3.0～8.0mm，采用60kV中压数控电子束焊机，焊接接头剖视图如图1所示，焊接件1和焊接件9分别与焊接件10焊接，焊接件1上具有去应力槽2和去应力槽肩3，焊接件9上具有去应力槽5及去应力槽肩3和去应力槽肩6，焊接件10上具有去应力槽8和去应力槽肩6，焊接件1与焊接件9之间形成焊缝4，焊接件9与焊接件10之间形成焊缝7。
步骤如下：①将焊接接头采用双嵌接自行衬垫对接接头，对接深度小于焊缝熔深要求，在焊缝两侧加工去应力槽，去应力槽肩宽度要小于焊缝表面熔宽；
②清洗焊接件，去除焊接面的油膜、水膜及有机杂质，焊接件一经清理应尽快施焊；清洗干净后对各个焊接部分进行装配、焊接，焊接时，在未焊接焊缝一侧添加一紫铜散热环；焊完一条或两条焊缝后及时对焊件进行焊后退火处理，然后再对其它焊缝进行焊接，重复此前工艺步骤，直至全部焊接完毕；采用真空电子束焊接，焊接条件如下：
加速电压为58～60kV；焊接熔深为1.0～1.5mm，选用表面聚焦或欠焦；焊接速度为1000mm/min；焊接束流为2.5～3.5mA；焊接真空度高于5×10-4mbar。
去应力槽深度为焊缝熔深的1/5～1/4。清洗焊接件采用干净的白纱布蘸取丙酮对进行清洗。装配的间隙小于0.05mm。
其主要焊接工艺参数如下：
加速电压为60kV，焊接真空度为4×10-4mbar，焊接束流为3.5mA，表面聚焦，聚焦电流为3.0A，焊接速度为1000mm/min。
焊接后效果如图2所示，焊接后形成的焊缝11和焊缝12。采用本实施例的电子束焊接解决了焊接应力裂纹、焊塌和焊接变形问题，提高了焊接精度，得到了电子束焊缝外观质量、内部质量(CT探伤)均符合《GJB1718-93电子束焊接规范》所规定的Ⅰ级焊缝要求的焊缝。得到的具有多道窄间距焊缝的钛合金零件焊缝具有外观成形好，焊接质量一致性好，工艺再现性好，焊接成品率高等优点。
Claims (6)
1.一种钛合金窄间距焊缝的真空电子束焊接方法，其特征在于包括如下步骤：
①将焊接接头采用双嵌接自行衬垫对接接头，对接深度小于焊缝熔深要求，在焊缝两侧加工去应力槽，去应力槽肩宽度要小于焊缝表面熔宽；
②清洗焊接件，去除焊接面的油膜、水膜及有机杂质，焊接件一经清理应尽快施焊；清洗干净后对各个焊接部分进行装配、焊接，焊接时，在未焊接焊缝一侧添加一紫铜散热环；焊完一条或两条焊缝后及时对焊件进行焊后退火处理，然后再对其它焊缝进行焊接，重复此前工艺步骤，直至全部焊接完毕；采用真空电子束焊接，焊接条件如下：
加速电压为58～60kV；焊接熔深为1.0～1.5mm，选用表面聚焦或欠焦；焊接速度为1000mm/min；焊接束流为2.5～3.5mA；焊接真空度高于5×10-4mbar。
2.根据权利要求1所述的钛合金窄间距焊缝的真空电子束焊接方法，其特征在于步骤①中所述的去应力槽深度为焊缝熔深的1/5～1/4。
3.根据权利要求1所述的钛合金窄间距焊缝的真空电子束焊接方法，其特征在于步骤②所述的清洗焊接件采用干净的白纱布蘸取丙酮对进行清洗。
4.根据权利要求1所述的钛合金窄间距焊缝的真空电子束焊接方法，其特征在于步骤②所述装配的间隙小于0.05mm。
5.根据权利要求1所述的钛合金窄间距焊缝的真空电子束焊接方法，其特征在于所述的焊缝间距为3mm～8mm。
6.根据权利要求1所述的钛合金窄间距焊缝的真空电子束焊接方法，其特征在于焊接时采用60kV中压数控电子束焊机。
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