CN110560869A - 一种消除根部缺陷的铝合金真空电子束焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种消除根部缺陷的铝合金真空电子束焊接方法，包括以下步骤：第一步：对6xxx铝合金及4xxx铝合金表面进行钢丝刷打磨；第二步：用丙酮对6xxx铝合金及4xxx铝合金表面进行擦拭清理，并烘干；第三步：组对装夹，背部悬空；第四步：送入真空焊接室，抽真空；第五步：第一次焊接；第六步：第二次焊接参数；第七步：焊后充入氮气进行保护。本发明采用真空电子束焊接，预置根部衬垫作为熔池的一部分，单面焊双面成型，焊后将背部余高可去除，可不去除，可得到无顶尖缺欠的对接焊缝，焊缝有效熔深为板厚。
Description
技术领域
本发明涉及电子束焊接工艺领域，具体为一种消除根部缺陷的铝合金真空电子束焊接方法。
背景技术
电子束作为高能束焊接方法中的一种，具有能量密度极高，焊接速度快，可加工材料种类广泛等优点。电子束的产生是在阴极与阳极间施加高压，经过磁透镜进行聚焦，二次聚焦线圈进行偏转而产生的电子束流。在工件表面可形成0.1mm的束斑，因此功率密度常达到107W/cm2以上，深宽比可达到60:1以上。由于束斑较小，焊接速度快，在形成的熔池根部经常形成顶尖缺陷，此缺陷为电子束焊接特有缺陷，具体为根部熔合不良，熔深波动较大。对焊缝的有效熔深有较大影响。
6xxx铝合金焊接难点很多，典型的气孔、裂纹问题一直很难根除。铝合金导热快，铝合金表面氧化膜熔点高，常规焊接方法能量密度低，常因表面的氧化膜造成夹杂，气孔等缺陷。因此常用的TIG焊接方法采用交流焊接，在阴极清理的作用下将氧化膜清除，但是也很难保证清除彻底，而且焊接效率低。MIG焊接方法飞溅较大，厚板必须开坡口，层道间清理是保证整条焊缝质量的关键点，清理困难。铝合金表面张力较低，低沸点元素焊接过程中容易蒸发，在焊穿过程中很容易造成下榻，背部氧化等缺陷，表面成型不良等。因此6xxx铝合金的焊接经常需要填充金属，而真空电子束焊接设备内部设置送丝机构较为繁琐，成本高，操作不便于观察。
发明内容
本发明的目的是提出一种消除根部缺陷的铝合金真空电子束焊接方法。具有单面焊双面成型，焊道表面背部余高均匀，无丁尖缺陷等优点。
为达此目的，本发明采用的技术方案是：
一种消除根部缺陷的铝合金真空电子束焊接方法，包括以下步骤：
第一步：对6xxx铝合金及4xxx铝合金表面进行钢丝刷打磨，直至表面出现光亮金属光泽；
第二步：用丙酮对6xxx铝合金及4xxx铝合金表面进行擦拭清理，并烘干；
第三步：组对装夹，背部悬空；
第四步：送入真空焊接室，抽真空；
第五步：第一次焊接参数为，加速电压70KV，束流5mA，焊接速度1300mm/min，表面焦点，无扫描函数图形；
第六步：第二次焊接参数为，加速电压100KV，束流18mA，焊接速度1200mm/min，表面焦，扫描函数图形为椭圆，长轴1mm沿焊接方向，短轴0.5mm与焊接方向垂直，扫描频率500HZ；
第七步：焊后充入氮气进行保护，防止氧化，冷却至50℃以下。
本发明的优点是：
本发明采用真空电子束焊接，预置4xxx铝合金作为填充金属，预置根部衬垫作为熔池的一部分，单面焊双面成型，焊后将背部余高可去除，可不去除，可得到无顶尖缺欠的对接焊缝，焊缝有效熔深为板厚。
附图说明
图1为焊前装配图。
图2为点固焊后图。
图3为焊后示意图。
图4为焊接示意图。
具体实施方式
下面结合附图1-4对本发明进一步详细说明。
一种消除根部缺陷的铝合金真空电子束焊接方法，包括以下步骤：
第一步：对6xxx铝合金及4xxx铝合金表面进行钢丝刷打磨，直至表面出现光亮金属光泽；
第二步：用丙酮对6xxx铝合金及4xxx铝合金表面进行擦拭清理，并烘干；
第三步：组对装夹，背部悬空；
第四步：送入真空焊接室，抽真空；
第五步：第一次焊接参数为，加速电压70KV，束流5mA，焊接速度1300mm/min，表面焦点，无扫描函数图形；
第六步：第二次焊接参数为，加速电压100KV，束流18mA，焊接速度1200mm/min，表面焦，扫描函数图形为椭圆，长轴1mm沿焊接方向，短轴0.5mm与焊接方向垂直，扫描频率500HZ；
第七步：焊后充入氮气进行保护，防止氧化，冷却至50℃以下。
背部衬垫宽度小于焊缝背部熔宽，背部衬垫厚度小于焊缝熔深；
单面焊双面成型，背部衬垫全部熔化，成为焊缝金属的一部分。
采用6xxx铝合金薄板对接，自带衬垫的焊接结构；
采用4xxx铝合金作为填充金属，流动性好，预置嵌入对接坡口内，防止裂纹产生。
填充金属高于表面0.2-1.2mm。
6xxx铝合金，板厚2-6mm，焊前机械清理并用丙酮擦拭。填充金属4xxx，厚度0.5-1mm，宽度高于板厚0.2-1.2mm。衬垫厚度0.5-1mm，衬垫宽度小于背部熔宽。两次焊接完成，焊后焊道表面及背部成型均匀。
Claims (4)
1.一种消除根部缺陷的铝合金真空电子束焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：对6xxx铝合金及4xxx铝合金表面进行钢丝刷打磨，直至表面出现光亮金属光泽；
第二步：用丙酮对6xxx铝合金及4xxx铝合金表面进行擦拭清理，并烘干；
第三步：组对装夹，背部悬空；
第四步：送入真空焊接室，抽真空；
第五步：第一次焊接参数为，加速电压70KV，束流5mA，焊接速度1300mm/min，表面焦点，无扫描函数图形；
第六步：第二次焊接参数为，加速电压100KV，束流18mA，焊接速度1200mm/min，表面焦，扫描函数图形为椭圆，长轴1mm沿焊接方向，短轴0.5mm与焊接方向垂直，扫描频率500HZ；
第七步：焊后充入氮气进行保护，防止氧化，冷却至50℃以下。
2.根据权利要求1所述的一种消除根部缺陷的铝合金真空电子束焊接方法，其特征在于：
背部衬垫宽度小于焊缝背部熔宽，背部衬垫厚度小于焊缝熔深；
单面焊双面成型，背部衬垫全部熔化，成为焊缝金属的一部分。
3.根据权利要求1所述的一种消除根部缺陷的铝合金真空电子束焊接方法，其特征在于：
采用6xxx铝合金薄板对接，自带衬垫的焊接结构；
采用4xxx铝合金作为填充金属，流动性好，预置嵌入对接坡口内，防止裂纹产生。
4.根据权利要求3所述的一种消除根部缺陷的铝合金真空电子束焊接方法，其特征在于：
填充金属高于表面0.2-1.2mm。
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