CN110524101A - 一种电子束焊的焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子束焊的焊接方法，在阴极寿命到达一定时间后，通过焊接与待焊接零件同材料同状态焊接试板，焊接后对试板进行刨切验证，得到阴极材料使用时间与焊缝熔深的变化规律，根据该变化规律并结合焊接电流与焊缝熔深变化的比例关系，调节当前焊接参数，保证了非穿透类零件熔深一致性，避免了焊接缺陷，有效的提高了转子类零件焊接质量。

Description

一种电子束焊的焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接加工技术领域，具体为一种电子束焊的焊接方法。
背景技术
真空电子束焊接工艺是一种高能量密度的焊接方法，束斑直径极小，能够形成深而窄的焊缝，焊缝深宽比可达25：1。在燃气轮机和航空发动机的零件经常采用电子束焊接进行连接，如压气机盘、中间鼓筒等零件。
如下图1所示，盘类及转鼓类零件一般采用非穿透焊接，非穿透类零件的熔深一致性是影响电子束焊缝质量的重要因素，熔深的波动导致焊缝出现链状气孔及焊接飞溅物，对电子束焊缝质量有重大影响。
一般认为，影响焊缝熔深的主要参数包括加速电压、焊接束流、焊接速度、聚焦电流等，经过试验可知，阴极材料的使用时长也对焊缝熔深产生了极大的影响，因此需要设计一种电子束焊的焊接方法以减少阴极材料对焊缝熔深的影响。
发明内容
针对现有技术中阴极材料的使用时长对焊缝熔深造成影响的问题，本发明提供一种电子束焊的焊接方法，保证了焊缝熔深的一致性，提高了盘类及转鼓类零件的焊接质量。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种电子束焊的焊接方法，包括以下步骤；
S1、选取与待焊接零件焊接接头状态一致的焊接试板；
S2、根据选择的焊接试板进行焊缝熔深试验，获得阴极材料在不同使用时间下焊缝熔深深度的变化参数图；
S3、确定焊接电流与焊缝熔深深度变化的比例关系；
S4、获取当前阴极材料的使用时间，并根据步骤S2得到的变化参数图确定当前阴极材料焊接时的焊缝熔深深度；
S5、将步骤S4得到的前阴极材料焊接时的焊缝熔深深度与待焊接零件的标准熔深深度进行比较，并结合步骤4得到的比例关系，调节焊接电流，使焊接熔深深度与标准熔深深度相同；
S6、根据调节后的焊接电流完成待焊接零件的焊接。
优选的，步骤S1中焊接试板的选取方法如下：
焊接试板与待焊接零件焊接接头的厚度相同以及材料相同。
优选的，步骤S2中阴极材料为钨或钼。
优选的，步骤S2中焊缝熔深试验的具体方法如下：
首先，选取一新的阴极材料，然后调节焊接参数与待焊接零件的焊接参数相同；
然后，在阴极材料的不同使用时长分别对焊接试板进行焊接试验；
最后，测量阴极材料在不同使用时间下的焊接熔深深度，得到阴极材料在不同使用时间下焊缝熔深深度的变化参数图。
优选的，进行若干次焊接试验，若干次焊接试验的间隔时长相同。
优选的，在阴极材料使用0h、18h、41.5h、51.3h、60.5h和72.7h时，分别在焊接试板上进行一次焊接试验。
优选的，将焊接试板的焊缝进行抛光和腐蚀，测量每次焊接试验时的焊缝熔深深度。
优选的，步骤S3中比例关系的确定方法如下：
在待焊接零件的焊接参数上分次加大焊接电流，每调节一次焊接电流，则在焊接试板上进行一次焊接试验；
测量最后一次焊接焊缝熔深深度与第一次焊接焊缝熔深深度的深度增量值，测量最后一次焊接电流与第一次焊接电流的电流增加值；
将深度增量值和电流增加值进行等比例计算，得到焊接电流与焊缝熔深深度变化的比例关系。
优选的，每增加5mA焊接电流，进行一次焊接试验。
优选的，步骤S4中通过查看焊接设备的时间记录表，获得阴极材料的使用时长。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的一种电子束焊的焊接方法，在阴极寿命到达一定时间后，通过焊接与待焊接零件同材料同状态焊接试板，焊接后对焊接试板进行测量，得到阴极材料不同使用时间的焊缝熔深深度参数表，根据焊缝熔深深度参数表并结合焊接电流与焊缝熔深变化的比例关系，调节当前焊接参数，根据调节后的电流参数进行零件的焊接，保证了非穿透类零件熔深一致性，避免了焊接缺陷，有效的提高了转子类零件焊接质量。
进一步，焊接试板的材料和厚度与待焊接零件保持一致，提高测量的准确性。
进一步，选取新的阴极材料进行焊接试验，能够获得完整准确的焊接熔深深度参数，减小阴极材料使用时间对焊缝熔深的影响。
进一步，通过分次增加电流的方式测量电流与焊缝熔深深度的比例关系，方法简单，测量准确。
附图说明
图1为发明步骤2的熔深示意图；
图2为阴极材料在不同使用寿命时焊缝熔深变化示意图；
图3为采用本发明工艺方法焊接的焊缝熔深图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
一种电子束焊的焊接方法，包括以下步骤；
步骤1，选取与待焊接零件焊接接头状态一致的焊接试板；
焊接试板的选择原则如下，与待焊接零件焊接接头的厚度相同，材料相同。
步骤2，根据选择的焊接试板进行焊缝熔深试验，试验过程如下：
在电子束焊接中阴极材料多为钨、钼等高熔点材料制造，其使用寿命一般不超过80h，接近或超过阴极使用寿命，需要更换行的阴极材料。
具体试验过程如下：首先选取一新的阴极材料，然后调节焊接参数与待焊接零件的焊接参数相同，再根据阴极材料的不同使用时长对焊接试板进行电子束焊试验。
焊接试验间隔时间可以是间隔相同时间进行一次焊接试验，即阴极材料每使用若干小时进行一次焊接试验；也可以是，根据阴极材料使用时间的增加，增加焊接试验的频次，因为阴极材料在刚使用的一定阶段，由于损坏较小，因此焊缝熔深深度变化较小，随着阴极材料使用时间的增加，焊缝熔深深度出现较大变化，因此增加使用后期的试验频次，能够提高测量结果。
例如，在阴极使用0h、18h、41.5h、51.3h、60.5h和72.7h时，分别在焊接试板上进行一次焊接试验，电子束焊参数如表1。
表1电子束焊接参数
步骤3，测量焊接试板，获得阴极材料在不同使用时间下焊缝熔深深度表。
如图1所示，对步骤2得到焊接试板的焊缝进行抛光和腐蚀，测量每次焊接试验时的焊缝熔深深度，得到阴极材料在不同使用时间的焊缝熔深深度表，测量的深度请参阅图2。
在图2中可以看出，当刚换完阴极材料时，即使用寿命为0h，焊缝熔深为5.65mm，随着阴极材料使用时间的增加，焊缝熔深深度不断加大，当阴极材料使用到41h时，其焊缝熔深值达到了最高值，随着阴极材料使用时间继续增加，阴极材料发射电子能力有所下降，焊缝熔深深度减小，经过测量，最小熔深深度与最大熔深深度相差近1.0mm。
可知，在同一焊接参数下，不同使用时长的阴极材料，随着阴极材料使用时间的变化，阴极材料使用寿命在30～50h时间段内其穿透能力最强，随着阴极使用时间的增加，其穿透能力有所下降，最小熔深深度与最大熔深深度相差近1.0mm。
步骤4，确定焊接电流与焊缝熔深深度变化的比例关系，具体方法如下：
在步骤2的焊接参数下，分次加大焊接电流，每调节一次焊接电流，则在焊接试板上进行一次焊接试验，并测量焊缝熔深深度，直至最后一次焊缝熔深深度与第一次的焊缝熔深深度的深度差为1.0mm，同时记录最后一次焊接电流值，最后一次焊接电流值减去第一次的焊接电流值，即可得到焊缝熔深增加1.0mm，所对应需要增加的电流值，经过等比例计算，即可得到焊接电流与焊缝熔深深度变化的比例关系。
具体可以为每增加5mA焊接电流，进行一次焊接试验，经过试验可知，在标注焊接参数的基础上增加45mA焊接电流，焊缝熔深深度加深1mm，经过比例计算可以，即每增加4.5mA焊接电流，焊缝熔深深度加深0.1mm.
步骤5，进行待焊接零件的焊接。
步骤5.1获取当前阴极材料的使用时间，即通过设备数控程序查看阴极使用时间。
步骤5.2根据阴极材料的使用时间，结合步骤3得到阴极材料在不同使用时间的焊缝熔深深度表，得到当前阴极材料焊接时的焊缝熔深深度。
步骤5.3将待焊接零件的标准熔深深度与当前阴极材料的焊接熔深深度进行比较，并结合步骤4得到的比例关系，调节焊接电流，使焊接熔深深度与标准熔深深度相同，完成待焊接零件的焊接。
如图3所示，以转子类零件0～2级转鼓进行验证，每次零件焊接前，若阴极使用寿命超过50h后，利用等厚试板在原参数的基础上增加0.45mA,并将试板进行金相检测，保证了其熔深一致性，有效的避免了零件的焊接缺陷，确保了转子类零件的焊接质量。
本发明提供的一种电子束焊的焊接方法，在阴极寿命到达一定时间后，通过焊接与待焊接零件同材料同状态焊接试板，焊接后对试板进行刨切验证，得到阴极材料使用时间与焊缝熔深的变化规律，根据该变化规律并结合焊接电流与焊缝熔深变化的比例关系，调节当前焊接参数，保证了非穿透类零件熔深一致性，避免了焊接缺陷，有效的提高了转子类零件焊接质量。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电子束焊的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤；
S1、选取与待焊接零件焊接接头状态一致的焊接试板；
S2、根据选择的焊接试板进行焊缝熔深试验，获得阴极材料在不同使用时间下焊缝熔深深度的变化参数图；
S3、确定焊接电流与焊缝熔深深度变化的比例关系；
S4、获取当前阴极材料的使用时间，并根据步骤S2得到的变化参数图确定当前阴极材料焊接时的焊缝熔深深度；
S5、将步骤S4得到的当前阴极材料焊接时的焊缝熔深深度，与待焊接零件的标准熔深深度进行比较，并结合步骤S3得到的比例关系，调节焊接电流，使当前阴极材料焊接时的焊缝熔深深度与标准熔深深度相同；
S6、根据调节后的焊接电流完成待焊接零件的焊接。
2.根据权利要求1所述电子束焊的焊接方法，其特征在于，步骤S1中焊接试板的选取方法如下：
焊接试板与待焊接零件焊接接头的厚度相同以及材料相同。
3.根据权利要求1所述电子束焊的焊接方法，其特征在于，步骤S2中阴极材料为钨或钼。
4.根据权利要求1所述电子束焊的焊接方法，其特征在于，步骤S2中焊缝熔深试验的具体方法如下：
首先，选取一新的阴极材料，然后调节焊接参数与待焊接零件的焊接参数相同；
然后，在阴极材料的不同使用时长分别对焊接试板进行焊接试验；
最后，测量阴极材料在不同使用时间下的焊接熔深深度，得到阴极材料在不同使用时间下焊缝熔深深度的变化参数图。
5.根据权利要求4所述电子束焊的焊接方法，其特征在于，进行若干次焊接试验，若干次焊接试验的间隔时长相同。
6.根据权利要求4所述电子束焊的焊接方法，其特征在于，在阴极材料使用0h、18h、41.5h、51.3h、60.5h和72.7h时，分别在焊接试板上进行一次焊接试验。
7.根据权利要求4所述电子束焊的焊接方法，其特征在于，将焊接试板的焊缝进行抛光和腐蚀，测量每次焊接试验时的焊缝熔深深度。
8.根据权利要求1所述电子束焊的焊接方法，其特征在于，步骤S3中比例关系的确定方法如下：
在待焊接零件的焊接参数上分次加大焊接电流，每调节一次焊接电流，则在焊接试板上进行一次焊接试验；
测量最后一次焊接焊缝熔深深度与第一次焊接焊缝熔深深度的深度增量值，测量最后一次焊接电流与第一次焊接电流的电流增加值；
将深度增量值和电流增加值进行等比例计算，得到焊接电流与焊缝熔深深度变化的比例关系。
9.根据权利要求7所述电子束焊的焊接方法，其特征在于，每增加5mA焊接电流，进行一次焊接试验。
10.根据权利要求1所述电子束焊的焊接方法，其特征在于，步骤S4中通过查看焊接设备的时间记录表，获得阴极材料的使用时长。
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