CN106825893A - 一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法 - Google Patents

一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106825893A
CN106825893A CN201710118943.8A CN201710118943A CN106825893A CN 106825893 A CN106825893 A CN 106825893A CN 201710118943 A CN201710118943 A CN 201710118943A CN 106825893 A CN106825893 A CN 106825893A
Authority
CN
China
Prior art keywords
welded
electron beam
steel
welding
panel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710118943.8A
Other languages
English (en)
Inventor
安飞鹏
晏阳阳
熊进辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
725th Research Institute of CSIC
Original Assignee
725th Research Institute of CSIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 725th Research Institute of CSIC filed Critical 725th Research Institute of CSIC
Priority to CN201710118943.8A priority Critical patent/CN106825893A/zh
Publication of CN106825893A publication Critical patent/CN106825893A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/06—Electron-beam welding or cutting within a vacuum chamber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/0006—Electron-beam welding or cutting specially adapted for particular articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/0033—Preliminary treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/0046—Welding
    • B23K15/0053—Seam welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/18—Dissimilar materials
    • B23K2103/24—Ferrous alloys and titanium or alloys thereof

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)

Abstract

本发明公开一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法，包括以下步骤：（1）将纯铜板、Ti80试板和921A钢试板进行表面机械处理，然后分别清洗去除油污，干燥待焊；（2）将铜板作为中间层置于待焊Ti80合金试板和921A钢试板之间，组成待焊件，并配至焊接工装上，得到待焊试板；（3）将装配好的待焊试板置于真空室中，用夹具固定好，调整板材位置使得电子束能够准确的作用于待焊处，然后抽真空；（4）聚焦电子束，调节电子束流偏向钢板0.5‑1mm，电子束从板材的一端开始焊接直到另一端为止；（5）焊接完成后，真空冷却，去真空并取出焊接完成的试件。本发明的焊接方法使Ti80与921A钢的焊接接头无裂纹，焊缝内部质量符合GJB1718A‑2005Ⅰ级要求；抗拉强度≥200MPa，屈服强度≥150MPa。

Description

一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法
技术领域
本发明属于异种难熔金属焊接领域，具体涉及一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法。
背景技术
Ti80合金的化学成为Al：5.5～6.5、Nb：2.5～3.5、Zr：1.5～2.5、Mo:0.5～1.5、Fe：0.04、Si：0.04、O：0.1、H：0.1、Ti余量，属于近α型钛合金，具有较高的强度、较好的延性和韧性、良好的抗疲劳性能和良好的焊接性能，Ti80合金是我国船舶行业中使用最广泛的钛合金之一，合金现在已经推广应用于我国深潜器的载人舱球壳。921A钢化学成分为： C：0.07～0.14 、Si：0.17～0.37 、Mn：0.30～0.60、S：≤0.015、P：≤0.020、Ni：2.60～3.00、Cr：0.90～1.20、Mo：0.20～0.27、V：0.04～0.10，Fe余量，具有较高的强度、良好的延性、韧性、疲劳性能和断裂韧性，921A钢广泛应用于我国船舶耐压壳体。钛/钢异种金属电子束焊接时，由于母材的物理性能差异，焊缝及其附近区域会产生较大的残余热应力，钛和铁在室温的互溶度很小，钛/钢异种金属焊接的冷却过程中，焊缝会生成一定量的Ti-Fe脆性金属间化合物，致使焊缝的强度和硬度升高，塑韧性降低，接头脆性增大，严重影响接头性能，甚至在焊接过程中接头脆性开裂。
真空电子束焊接热量集中，焊接速度快，真空条件下焊缝纯净度高，焊缝及热影响区组织相比普通电弧焊细小，焊接变形与残余应力小，焊接线能量精确可控，适合于钛钢异种难熔金属的焊接。王廷等人（王廷，张秉刚，陈国庆等.TA15钛合金和304不锈钢的电子束焊接[J].焊接学报.2010，31（5）：53-56.）针对2.5mm厚TA15钛合金和304不锈钢进行了电子束焊接工艺研究和焊后接头不同区域显微组织形貌和力学性能研究，但未得到质量可靠稳定的焊接接头。目前，尚无有关船舶用Ti80和船体钢921A电子束焊接的研究报道。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法，该方法使Ti80与921A钢的焊接接头无裂纹，焊缝内部质量符合GJB1718A-2005Ⅰ级要求；抗拉强度≥200MPa，屈服强度≥150MPa。
本发明所采用的技术方案是：一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法，包括以下步骤：
（1）分别将纯铜板、Ti80试板和921A钢试板进行表面机械处理，然后分别依次用丙酮、酒精溶剂超声波清洗去除油污，干燥待焊；
（2）将铜板作为中间层置于待焊Ti80试板和921A钢试板之间，组成待焊件，并将待焊件装配至焊接工装上，得到待焊试板；
（3）将装配好的待焊试板置于真空室中，用夹具固定好，调整板材位置使得电子束能够准确的作用于待焊处，然后抽真空；
（4）聚焦电子束，调试焊接工艺参数以保证焊缝成形良好，调节电子束流偏向钢板0.5-1mm，电子束从板材的一端开始焊接直到另一端为止；
（5）焊接完成后，真空冷却10min，去真空并取出焊接完成的试件，即完成船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接。
作为本发明一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法的进一步优化，所述步骤（2）中铜板的厚度为0.5mm-1.0mm，纯度≥99.9%。
作为本发明一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法的进一步优化，所述步骤（3）中真空室的真空度≥10-3Pa。
作为本发明一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法的进一步优化，所述步骤（4）中焊接工艺参数如下：焊接速度500~2000mm/min，加速电压150kV，聚焦电流2000~2700mA，电子束束流10~200mA，工作距离200~1000mm。
与现有技术相比，本发明至少具有下述优点及有益效果：
本发明采用纯铜板作为中间层，能够改变钛金属材料板与不锈钢板直接电子束焊接接头内脆性化合物的分布形态和尺寸，从而改善了接头的韧性，获得无裂纹的电子束焊接接头；选择具有能量集中、热输入小、穿透能力强、能量转化率高、可控性好的电子束作为施焊热源，焊接时电子束束流作用点偏向于921A钢板侧，从而有效控制Ti80合金材料板和铜板的熔化量，提高接头的强度与韧性；本发明制备Ti80合金板与921A钢板接头无裂纹，焊缝内部质量符合GJB1718A-2005Ⅰ级要求；抗拉强度≥200MPa，屈服强度≥150MPa。
附图说明
图1为本发明所用焊接工装的结构示意图；
图2为本发明电子束焊接连接界面（放大100倍）；
图3为本发明电子束焊接连接界面的铜钢界面（放大500倍）；
图4为本发明电子束焊接连接界面的铜钛界面（放大500倍）；
附图标记：1、Ti80试板，2、铜板，3、921A钢试板，4、焊框，5、顶紧螺栓。
具体实施方式
为使本发明的内容更明显易懂，以下结合具体实施例，对本发明进行详细描述。
一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法，包括以下步骤：
（1）分别将纯铜板、Ti80试板和921A钢试板进行表面机械处理，然后分别依次用丙酮、酒精溶剂超声波清洗去除油污，干燥待焊；
（2）将铜板作为中间层置于待焊Ti80试板和921A钢试板之间，组成待焊件，铜板的厚度为0.5mm-1.0mm，纯度≥99.9%，并将待焊件装配至焊接工装上，得到待焊试板；
（3）将装配好的待焊试板置于真空室中，真空室的真空度≥10-3Pa，用夹具固定好，调整板材位置使得电子束能够准确的作用于待焊处，然后抽真空；
（4）聚焦电子束，调试焊接工艺参数以保证焊缝成形良好，调节电子束流偏向钢板0.5-1mm，电子束从板材的一端开始焊接直到另一端为止，焊接工艺参数如下：焊接速度500~2000mm/min，加速电压150kV，聚焦电流2000~2700mA，电子束束流10~200mA，工作距离200~1000mm；
（5）焊接完成后，真空冷却10min，去真空并取出焊接完成的试件，即完成船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接。
实施例1：
一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法，包括以下步骤：
（1）分别将纯铜板、Ti80试板和921A钢试板进行表面机械处理，然后分别依次用丙酮、酒精溶剂超声波清洗去除油污，干燥待焊；
（2）将铜板作为中间层置于待焊Ti80合金试板和921A钢试板之间，组成待焊件，铜板的厚度为0.5mm-1.0mm，纯度≥99.9%，并将待焊件装配至焊接工装上，得到待焊试板；
（3）将装配好的待焊试板置于真空室中，真空室的真空度≥10-3Pa，用夹具固定好，调整板材位置使得电子束能够准确的作用于待焊处，然后抽真空；
（4）聚焦电子束，调试焊接工艺参数以保证焊缝成形良好，调节电子束流偏向钢板0.8mm，电子束从板材的一端开始焊接直到另一端为止，焊接工艺参数如下：焊接速度2000mm/min，加速电压150kV，聚焦电流2337mA，电子束束流18mA，工作距离500mm；
（5）焊接完成后，真空冷却10min，去真空并取出焊接完成的试件，即完成船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接。
利用X射线探伤仪对按上述步骤完成的真空电子束焊接焊缝进行检测，焊缝质量满足GJB1718A-2005Ⅰ级要求。
利用金相显微镜对接头组织进行分析，结果如图2-4所示；利用电子万能实验机进行焊接接头拉伸试验测试，测试结果如表1所示。
表1 焊接接头拉伸测试结果
所述焊接工装如图1所示，包括焊接架，焊接架的两端对称设置有中空结构的焊框，焊框的顶部和侧部开设有螺孔，待焊板两端穿设在焊框内，并通过顶紧螺栓顶紧。

Claims (4)

1.一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）分别将纯铜板、Ti80试板和921A钢试板进行表面机械处理，然后分别依次用丙酮、酒精溶剂超声波清洗去除油污，干燥待焊；
（2）将铜板作为中间层置于待焊Ti80试板和921A钢试板之间，组成待焊件，并将待焊件装配至焊接工装上，得到待焊试板；
（3）将装配好的待焊试板置于真空室中，用夹具固定好，调整板材位置使得电子束能够准确的作用于待焊处，然后抽真空；
（4）聚焦电子束，调试焊接工艺参数以保证焊缝成形良好，调节电子束流偏向钢板0.5-1mm，电子束从板材的一端开始焊接直到另一端为止；
（5）焊接完成后，真空冷却10min，去真空并取出焊接完成的试件，即完成船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接。
2.如权利要求1所述的一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法，其特征在于：所述步骤（2）中铜板的厚度为0.5mm-1.0mm，纯度≥99.9%。
3.如权利要求1所述的一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法，其特征在于：所述步骤（3）中真空室的真空度≥10-3Pa。
4.如权利要求1所述的一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法，其特征在于：所述步骤（4）中焊接工艺参数如下：焊接速度500~2000mm/min，加速电压150kV，聚焦电流2000~2700mA，电子束束流10~200mA，工作距离200~1000mm。
CN201710118943.8A 2017-03-02 2017-03-02 一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法 Pending CN106825893A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710118943.8A CN106825893A (zh) 2017-03-02 2017-03-02 一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710118943.8A CN106825893A (zh) 2017-03-02 2017-03-02 一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106825893A true CN106825893A (zh) 2017-06-13

Family

ID=59137607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710118943.8A Pending CN106825893A (zh) 2017-03-02 2017-03-02 一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106825893A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107639339A (zh) * 2017-10-17 2018-01-30 常熟理工学院 镁合金板材与铜合金板材焊接的方法
CN108406076A (zh) * 2018-01-14 2018-08-17 哈尔滨工业大学（威海） 一种高比重合金电子束焊接填充材料及方法
CN110497072A (zh) * 2019-09-27 2019-11-26 福州大学 基于真空电子束焊接的金属橡胶阻尼夹芯板制备工艺
CN112676691A (zh) * 2020-12-18 2021-04-20 北京航星机器制造有限公司 一种TA15和Ti60异种钛合金材料的电子束焊接方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005125393A (ja) * 2003-10-27 2005-05-19 Kawasaki Heavy Ind Ltd 高エネルギービーム溶接方法
CN101648315A (zh) * 2009-09-03 2010-02-17 哈尔滨工业大学 一种钛金属材料与不锈钢的无裂纹电子束焊接方法
CN101722356A (zh) * 2009-12-29 2010-06-09 哈尔滨工业大学 采用复合中间层的钛金属材料与不锈钢电子束焊接头脆性相控制方法
WO2015090681A1 (de) * 2013-12-19 2015-06-25 Continental Automotive Gmbh Turbinenläufer für eine abgasturbine sowie ein verfahren zur herstellung des turbinenläufers
CN105108294A (zh) * 2015-08-31 2015-12-02 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种30CrMnSiNi2A钢的真空电子束焊接方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005125393A (ja) * 2003-10-27 2005-05-19 Kawasaki Heavy Ind Ltd 高エネルギービーム溶接方法
CN101648315A (zh) * 2009-09-03 2010-02-17 哈尔滨工业大学 一种钛金属材料与不锈钢的无裂纹电子束焊接方法
CN101722356A (zh) * 2009-12-29 2010-06-09 哈尔滨工业大学 采用复合中间层的钛金属材料与不锈钢电子束焊接头脆性相控制方法
WO2015090681A1 (de) * 2013-12-19 2015-06-25 Continental Automotive Gmbh Turbinenläufer für eine abgasturbine sowie ein verfahren zur herstellung des turbinenläufers
CN105108294A (zh) * 2015-08-31 2015-12-02 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种30CrMnSiNi2A钢的真空电子束焊接方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王宗杰等: "《熔焊方法及设备》", 28 February 2007, 机械工业出版社 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107639339A (zh) * 2017-10-17 2018-01-30 常熟理工学院 镁合金板材与铜合金板材焊接的方法
CN108406076A (zh) * 2018-01-14 2018-08-17 哈尔滨工业大学（威海） 一种高比重合金电子束焊接填充材料及方法
CN110497072A (zh) * 2019-09-27 2019-11-26 福州大学 基于真空电子束焊接的金属橡胶阻尼夹芯板制备工艺
CN112676691A (zh) * 2020-12-18 2021-04-20 北京航星机器制造有限公司 一种TA15和Ti60异种钛合金材料的电子束焊接方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Barreda et al. Electron beam welded high thickness Ti6Al4V plates using filler metal of similar and different composition to the base plate
CN106825893A (zh) 一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法
Pandey et al. A brief study on δ-ferrite evolution in dissimilar P91 and P92 steel weld joint and their effect on mechanical properties
Kahraman The influence of welding parameters on the joint strength of resistance spot-welded titanium sheets
Deng et al. Evaluation of the microstructure and mechanical properties of diffusion bonded joints of titanium to stainless steel with a pure silver interlayer
Logesh et al. Influence of severe double shot peening on microstructure properties of Ti 6Al-4V and Titanium Grade 2 dissimilar joints using laser beam welding
CN107009039A (zh) 一种随焊超声振动装置及方法
CN106216835B (zh) 一种钼铼合金箔材的激光搭接连接方法
Rautio et al. Laser welding of selective laser melted Ti6Al4V: Microstructure and mechanical properties
Saravanan et al. Effect of process parameters in microstructural and mechanical properties of Nd: YAG laser welded super duplex stainless steel
CN110293287B (zh) 一种超高强度沉淀硬化不锈钢的焊接工艺
CN108817622A (zh) 超声电弧贴合滚压薄壁钢管焊接装置及焊接方法
Manikandan et al. Investigation on microstructure, micro segregation and mechanical properties of ATIG welded Alloy C-276
CN105108294A (zh) 一种30CrMnSiNi2A钢的真空电子束焊接方法
Kumar et al. Effect of reducing heat input on autogenous TIG welding of Ti–6Al–4V alloy
Çalıgülü et al. Microstructural characteristic of dissimilar welded components (AISI 430 ferritic-AISI 304 austenitic stainless steels) by CO2 laser beam welding (LBW)
Mishra et al. Microstructural investigation on linear friction welded stainless steel and medium carbon steel
Madhavan et al. A comparative study on the microstructure and mechanical properties of fusion welded 9 Cr-1 Mo steel
Kumar et al. Mechanical properties and microstructural analysis of AISI 316 during different types of welding processes: A Review
JPH09194998A (ja) 溶接鋼管およびその製造方法
US5296675A (en) Method for improving high temperature weldments
Palanivel Effect of laser power on microstructure and mechanical properties of Nd: YAG laser welding of titanium tubes
Teker et al. Effect of the manual (GMAW) and pulsed (P-GMAW) welding processes on impact strength and fracture behavior of AISI 304-AISI 1040 dissimilar steel joints fabricated by ASP316L austenitic stainless steel filler metal
US20230123302A1 (en) Method for welding iron-aluminum intermetallic compound microporous material and welded part made thereby
Kalpana et al. Investigation of acceleration effect on the flexural strength of vibratory dissimilar welded joints

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170613

RJ01 Rejection of invention patent application after publication