CN110681973A - 一种轧制复合板用复合坯的真空电子束封焊方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轧制复合坯的真空电子束封焊方法，真空电子束焊接时采用分段密封焊接法，即按照焊接顺序焊接时，将每条封边焊缝分割成n段，且n≥5，每段焊缝的长度≤200mm，每条封边焊缝均按先对奇数段焊接，再对偶数段焊接的方式进行分段焊接。本发明采用真空电子束焊接技术进行复合坯的封边焊接，焊接时将大规格矩形复合坯的每条封边焊缝分成若干段进行分段焊接，改善了由于焊接接头应力集中于焊缝头、尾位置而导致的焊轧制复合坯角部开裂问题，减轻了焊接接头的焊接变形程度。

Description

一种轧制复合板用复合坯的真空电子束封焊方法
技术领域
本发明涉及复合坯焊接技术领域，尤其涉及一种轧制复合板用复合坯的真空电子束封焊方法。
背景技术
电子束焊接技术自上世纪50年代诞生以来，以其高功率密度、焊接热输入量小、零件变形小、焊后残余应力小、焊缝深宽比大、焊接接头无氧化、焊缝质量好等特点，广泛应用与航空、航天及原子能等工业领域中。在航空制造业中，由于电子束焊接技术的应用，大大提高了飞机发动机的制造水平，使发动机中的许多减重设计及异种材料的焊接成为现实，提高了发动机的整体性能，同时为许多整体加工难以实现的零件制造提供了一种加工途径，随着现代新型发动机研制的需要，电子束焊接在各个领域的应用日益广泛，并显示出很大的优越性。
专利公布号为CN101934424A的中国专利公开了“一种TB5/铜合金真空电子束焊接方法”，通过叠加焊接的方法，一方面可以使TB5钛合金与QCr0.8铜合金焊缝形成良好的冶金结合，接头没有气孔、裂纹等焊接缺陷；另一方面能够将焊缝与QCr0.8铜合金侧形成的金属层化合物层状结构减弱或消除，获得连续分布的焊缝组织，从而可将接头抗拉强度提高到QCr0.8铜合金母材的70％以上。
专利公布号为CN103506751A的中国专利公开了“一种不锈钢筒体真空电子束焊接方法”，通过清理、打磨、装配、抽真空、焊接和检验等工艺提高了产品的质量可靠性和稳定性。
专利公布号为CN102649192A的中国专利公开了“一种超标装配间隙下的真空电子束对接焊方法”，通过在束焊前增加“散焦弱电流”弥合焊缝的焊接，使得后续束焊进行时金属蒸汽压力、反作用力及熔融金属重力间作用力达到平衡，起到了充实焊缝的作用，避免了焊漏现场的产生。
专利公布号为CN104475959A的中国专利公开了“一种航空发动机静子组件真空电子束焊接工艺方法”，通过全新的真空电子束焊接工艺方法最大程度满足不等厚焊缝的焊接，保证热输入均匀，控制焊接变形，满足静子组件焊后稳定性要求。
专利公布号为CN104057198A的中国专利公开了“一种钛合金转子组件的真空电子束焊接方法”，通过合理的焊接顺序和焊接参数，控制焊接变形及焊缝质量，克服了产品整体刚性差、焊接量较大、焊接变形难以控制等技术难点。
综上，真空电子束焊接技术经过多年的发展和完善，正在逐步优化并适应各种特殊条件的需要。但是，随着工业技术的迅猛发展，在各类轧制复合板的生产过程当中，大规格矩形复合坯料的真空封焊常出现应力集中严重、焊接变形过大等问题。在常规封焊完成后，其焊接应力往往集中在矩形复合坯的四角，极易引起复合坯的角部开裂缺陷。目前，国内外针对大规格矩形复合坯真空电子束封焊技术的相关研究仍然较少。
发明内容
本发明提供了一种轧制复合板用复合坯的真空电子束封焊方法，采用真空电子束焊接技术进行复合坯的封边焊接，焊接时将大规格矩形复合坯的每条封边焊缝分成若干段进行分段焊接，改善了由于焊接接头应力集中于焊缝头、尾位置而导致的焊轧制复合坯角部开裂问题，减轻了焊接接头的焊接变形程度。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种轧制复合板用复合坯的真空电子束封焊方法，所述复合坯为矩形，其基材为连铸坯或钢板，钢种为低碳钢、中碳钢或低合金钢；复合坯是在2块基材上分别加工凹槽并镶嵌复材后，两两相对组坯，组坯后的复材处于复合坯的心部；然后采用真空电子束将基材四边接头进行密封焊接；所述密封焊接采用分段密封焊接法，即按照焊接顺序焊接时，将每条封边焊缝分割成n段，且n≥5，每段焊缝的长度≤200mm，每条封边焊缝均按先对奇数段焊接，再对偶数段焊接的方式进行分段焊接。
一种轧制复合板用复合坯的真空电子束封焊方法，具体包括如下步骤：
1)将基材上的待焊接头表面进行清理，然后进行组对；
2)当真空室内真空度达到4.5×10-2Pa以下时，将复合坯送入真空室进行密封焊接；
3)采用真空电子束对复合坯的四边接头进行密封焊接时，按如下顺序施焊：一条短边-另一条短边-一条长边-另一条长边；每条边先采用低功率扫描形式对待焊接头进行表面清洗，采用真空电子束进行分段焊接。
所述步骤1)中，对轧制复合坯的待焊接头表面进行修磨，然后擦拭，去除表面氧化层及油污。
所述步骤3)中，采用散焦的形式对待焊接头进行表面清洗，焊接束流为30～50mA，焊接电压为50～60kV，焊接速度为600～1000mm/min，离焦量为0，扫描直径为60～80mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用真空电子束焊接技术进行复合坯的封边焊接，焊接时将大规格矩形复合坯的每条封边焊缝分成若干段进行分段焊接，通过对焊接位置、顺序及参数的优化和调节，改善了由于焊接接头应力集中于焊缝头、尾位置而导致的焊轧制复合坯角部开裂问题，减轻了焊接接头的焊接变形程度。
具体实施方式
本发明所述一种轧制复合板用复合坯的真空电子束封焊方法，所述复合坯为矩形，其基材为连铸坯或钢板，钢种为低碳钢、中碳钢或低合金钢；复合坯是在2块基材上分别加工凹槽并镶嵌复材后，两两相对组坯，组坯后的复材处于复合坯的心部；然后采用真空电子束将基材四边接头进行密封焊接；所述密封焊接采用分段密封焊接法，即按照焊接顺序焊接时，将每条封边焊缝分割成n段，且n≥5，每段焊缝的长度≤200mm，每条封边焊缝均按先对奇数段焊接，再对偶数段焊接的方式进行分段焊接。
一种轧制复合板用复合坯的真空电子束封焊方法，具体包括如下步骤：
1)将基材上的待焊接头表面进行清理，然后进行组对；
2)当真空室内真空度达到4.5×10-2Pa以下时，将复合坯送入真空室进行密封焊接；
3)采用真空电子束对复合坯的四边接头进行密封焊接时，按如下顺序施焊：一条短边-另一条短边-一条长边-另一条长边；每条边先采用低功率扫描形式对待焊接头进行表面清洗，采用真空电子束进行分段焊接。
所述步骤1)中，采用角磨或千叶轮对轧制复合坯的待焊接头表面进行修磨，然后用酒精擦拭，去除表面氧化层及油污。
所述步骤3)中，采用散焦的形式对待焊接头进行表面清洗，焊接束流为30～50mA，焊接电压为50～60kV，焊接速度为600～1000mm/min，离焦量为0，扫描直径为60～80mm。
在真空电子束焊接前去除复合坯表面氧化层和油污，可以有效提高焊接接头的稳定性和质量。
采用4.5×10-2Pa以下的真空度进行焊接，可以有效提高真空电子束焊接的稳定性，避免由于焊接过程中形成的大量金属蒸汽影响焊接稳定性。
密封焊接前采用散焦形式对复合坯进行表面清洗，可以进一步去除待焊接头表面的油污、飞溅、氧化层等，提高焊接稳定性和质量。
将每条真空电子束密封焊接时的对接接头焊缝分为若干段，分别进行焊接，可以有效降低由于复合坯厚度过大或接头过长而引起的焊接应力在复合坯头部和尾部集中，使焊接应力较为均匀的分布于各个焊接段的头部和尾部，从而降低复合坯焊接接头的整体变形，提高其焊接适应性。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例】
本实施例中，轧制复合板用复合坯的基材信息如表1所示，真空电子束密封焊接时的分段参数如表2所示,密封焊接后复合坯的性能检验结果如表3所示。
表1
编号 钢种 C wt％ 基材种类 长度 宽度
实施例1 Q235B 0.10 连铸坯 3200mm 2200mm
实施例2 Q345B 0.20 连铸坯 3400mm 2200mm
实施例3 Q345E 0.18 板坯 3400mm 2200mm
实施例4 35# 0.35 板坯 3000mm 2000mm
实施例5 45# 0.45 连铸坯 3000mm 2000mm
表2
Figure BDA0002222728550000041
表3
Figure BDA0002222728550000042
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种轧制复合板用复合坯的真空电子束封焊方法，所述复合坯为矩形，其基材为连铸坯或钢板，钢种为低碳钢、中碳钢或低合金钢；复合坯是在2块基材上分别加工凹槽并镶嵌复材后，两两相对组坯，组坯后的复材处于复合坯的心部；然后采用真空电子束将基材四边接头进行密封焊接；其特征在于，所述密封焊接采用分段密封焊接法，即按照焊接顺序焊接时，将每条封边焊缝分割成n段，且n≥5，每段焊缝的长度≤200mm，每条封边焊缝均按先对奇数段焊接，再对偶数段焊接的方式进行分段焊接。
2.根据权利要求1所述的一种轧制复合板用复合坯的真空电子束封焊方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
1)将基材上的待焊接头表面进行清理，然后进行组对；
2)当真空室内真空度达到4.5×10-2Pa以下时，将复合坯送入真空室进行密封焊接；
3)采用真空电子束对复合坯的四边接头进行密封焊接时，按如下顺序施焊：一条短边-另一条短边-一条长边-另一条长边；每条边先采用低功率扫描形式对待焊接头进行表面清洗，采用真空电子束进行分段焊接。
3.根据权利要求2所述的一种轧制复合板用复合坯的真空电子束封焊方法，其特征在于，所述步骤1)中，对轧制复合坯的待焊接头表面进行修磨，然后擦拭，去除表面氧化层及油污。
4.根据权利要求2所述的一种轧制复合板用复合坯的真空电子束封焊方法，其特征在于，所述步骤3)中，采用散焦的形式对待焊接头进行表面清洗，焊接束流为30～50mA，焊接电压为50～60kV，焊接速度为600～1000mm/min，离焦量为0，扫描直径为60～80mm。
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