CN113210829B - 一种CuW合金-Q345D钢整体触头电子束焊接工艺 - Google Patents

一种CuW合金-Q345D钢整体触头电子束焊接工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种CuW合金‑Q345D钢整体触头电子束焊接工艺，包括S1、将熔渗铜块和钨骨架进行烧结，得到预留铜层的CuW合金；S2、对CuW合金和Q345D钢进行清洗，然后检查真空电子束焊机运行状况，最后将CuW合金和Q345D安装至真空电子束焊机转台工装上；S3、首先确定CuW合金和Q345D钢最高点，然后进行手动模拟偏钢焊接，然后对CuW合金和Q345D钢进行预热，最后对CuW合金和Q345D钢进行正式焊接；焊接完成后，将焊好的CuW合金‑Q345D钢整体触头在真空条件下冷却，然后在保护气氛围下冷却，最后利用缩空气枪将CuW合金‑Q345D钢整体触头冷却至室温即可；通过本发明对CuW合金‑Q345D钢整体触头进行焊接，焊接时间明显缩短，热影响区减小，焊缝质量等级更高，适宜大量推广。

Description

一种CuW合金-Q345D钢整体触头电子束焊接工艺
技术领域
本发明涉及电力触头技术领域，具体涉及一种CuW合金-Q345D钢整体触头电子束焊接工艺。
背景技术
Q345D钢的化学成分是：C：≤0.18；Si：≤0.50；Mn：≤1.70；P：≤0.030；S：≤0.025；Nb：≤0.07；V：≤0.15；Ti：≤0.20；Cr：≤0.30；Ni：≤0.50；Cu：≤0.30；N：≤0.012；Mo：≤0.10；Als：≥0.015。是一种低合金钢，Q345D钢材与Q345A、B、C钢相比而言，低温冲击功的试验温度低(-20℃最小27J)，机械性能好，含有害物质P、S量比Q345A、B、C要低。
CuW合金为一种假合金，具备铜的高导电、高导热及钨的低膨胀性、耐磨性、抗腐蚀性、耐电弧烧蚀，是用于高压触头的主要材料。
目前CuW合金与钢的连接大部分采用钎焊工艺如真空钎焊等，其焊接耗时长，焊接成本高，焊接强度低等不足点。而采用电子束焊接工艺后，焊接时间变短，焊接成本降低，焊接强度提高等问题将得到解决。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种焊接时间短、成本低的CuW合金-Q345D钢整体触头电子束焊接工艺。
本发明的技术方案为：一种CuW合金-Q345D钢整体触头电子束焊接工艺，包括以下步骤：
S1、焊件预处理
将熔渗铜块放置在烧结好的钨骨架上面，然后用石墨纸将熔渗铜块进行包裹，在熔渗铜块上部放入其体积5-9％的补缩铜块，之后放入坩埚，利用60-90目的刚玉粉对熔渗铜块和补缩铜块进行掩埋，最后放入钼丝炉进行渗铜；出炉后，对钨铜合金进行机械加工，得到预留铜层的CuW合金；
S2、焊接准备
S2-1、对CuW合金和Q345D钢进行清洗并去除表面油污，用热风枪吹干后将CuW合金和Q345D钢配合后备用；
S2-2、按照电子束焊接操作规程检查真空电子束焊机是否运行正常及安全；
S2-3、将CuW合金和Q345D分别安装至真空电子束焊机转台工装上，关闭焊接室舱门，抽真空至焊接室真空度达到4.6×10-2Mpa；
S3、电子束焊接
S3-1、找正CuW合金和Q345D钢最高点，并采用80％的正常焊接束流对正电子束落点与十字光标，确定十字光标与电子束凹坑中心完全重合；
S3-2、通过调整真空电子束焊机A轴和C轴先进行一圈手动模拟运行，通过十字光标在接缝偏钢0.2-0.3mm的相对运动调整每件工件的X轴距离；
S3-3、在真空电子束焊机焊接室内对CuW合金和Q345D钢进行预热处理，设定加速电压为48-62KV，焊接束流为20-22mA，灯丝电流为23-25A，聚焦电流为470-472mA，焊接速度为340-500mm/min，偏钢距离为0.2-0.3mm；然后在加速电压为55-62KV，焊接束流为48-53mA，灯丝电流为25-28A，聚焦电流为490-496mA，焊接速度为380-500mm/min，偏钢距离为0.25-0.30mm条件下对CuW合金和Q345D钢进行正式焊接；
S3-4、焊接完成后，先将焊好的CuW合金-Q345D钢整体触头在真空条件下冷却20-60min，然后向真空焊接室充入空气冷却5-15min，最后取出焊好的CuW合金-Q345D钢整体触头用压缩空气枪冷却至室温即可。
进一步地，步骤S3-2进行之前，在真空电子束焊机焊接室内将CuW合金和Q345D钢在于770-785℃条件下保温处理1-3h，然后在710-725℃条件下保温处理2-5h，通过对CuW合金和Q345D钢进行保温预热处理，能够避免产生焊接缺陷和热裂纹，提高焊缝熔融金属成分的组织均匀性，提高CuW合金-Q345D钢整体触头的力学性能。
进一步地，步骤S3-3中，CuW合金和Q345D钢预热处理完成后，以正式焊接各参数变量的60-80％对CuW合金和Q345D钢进行定位焊接。
进一步地，步骤S3-2在放大8倍的观察系统下完成，若无异常现象，才可进行焊接，提高焊接可靠性。
进一步地，步骤S3-3中对CuW合金和Q345D钢进行正式焊接时，对整个焊缝进行分段焊接，每段焊缝的焊接长度为80-140mm，通过对焊缝进行分段焊接，能够降低CuW合金和Q345D钢焊接处的整体变形，提高焊接适应性。
进一步地，步骤S3-3中对CuW合金和Q345D钢进行正式焊接时，将整个焊缝分为对称的5-8段，并进行每个对称段焊缝的焊接，通过以上操作能够有效降低焊接应力在CuW合金和Q345D的头部和尾部集中的现象，使焊接应力较为均匀的分布于CuW合金和Q345D的头部和尾部。
进一步地，步骤S3-3中，CuW合金和Q345D钢进行正式焊接时，整个焊缝往复焊接两次，通过对CuW合金和Q345D钢进行二次焊接，能够有效降低CuW合金和Q345D钢焊接处的气孔率，提高CuW合金和Q345D钢整体触头的品质。
进一步地，步骤S3-4完成后，对CuW合金-Q345D钢整体触头用进行同轴度检验，允许同轴度为0.12-0.24mm；然后进行X光照射检验，允许焊缝气孔直径为0.05-0.08mm，气孔个数为1-3个，通过对CuW合金-Q345D钢整体触头进行同轴度检验，提高了CuW合金-Q345D钢整体的使用效果。
进一步地，S3-3完成后，利用电子束垂直平焊对CuW合金和Q345D钢之间焊缝进行修整，能够避免焊缝中产生链状气孔，冷隔等缺陷，使得焊缝质量满足CuW合金-Q345D钢整体触头的使用要求。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明采用能量集中、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，使得整个焊接过程时间缩短、热影响区减小，焊缝质量满足GJB 1718-2005I级要求；由于电子束焊热输入量小，焊接变形小，可有效控制焊接件的焊接精度，利用电子束焊工艺能量密度高、热输入集中、焊接变形小的特点，有效增加了焊缝成型金属量，避免焊缝出现外观缺陷
2、本发明的电子束焊接过程在真空室中进行，避免了大气中有害气体对焊接接头性能的影响，有效地提高了焊接接头综合性能；
3、本发明的电子束焊过程中不使用填充金属，避免了外来填充金属造成焊缝内部质量差，堵塞喷嘴的风险；通过控制电子束焊过程束流上升、下降角度来控制焊接热输入，减小焊接变形；通过驱动数控机床的X轴和Y轴联动来实现圆形的焊接轨迹，加工效率高。
附图说明
图1是本发明的CuW-钢整体触头的外观图；
图2是本发明的CuW-钢整体触头焊接处放大100倍的金相图。
具体实施方式
实施例1：一种CuW合金-Q345D钢整体触头电子束焊接工艺，包括以下步骤：
S1、焊件预处理
将熔渗铜块放置在烧结好的钨骨架上面，然后用石墨纸将熔渗铜块进行包裹，在熔渗铜块上部放入其体积5％的补缩铜块，之后放入坩埚，利用60目的刚玉粉对熔渗铜块和补缩铜块进行掩埋，最后放入钼丝炉进行渗铜；出炉后，对钨铜合金进行机械加工，得到预留铜层的CuW合金；
S2、焊接准备
S2-1、对CuW合金和Q345D钢进行清洗并去除表面油污，用热风枪吹干后将CuW合金和Q345D钢配合后备用；
S2-2、按照电子束焊接操作规程检查真空电子束焊机是否运行正常及安全；真空电子束焊机选用市售的桂林实创SEBW80-15B型焊机；
S2-3、将CuW合金和Q345D分别安装至真空电子束焊机转台工装上，关闭焊接室舱门，抽真空至焊接室真空度达到4.6×10-2Mpa；
S3、电子束焊接
S3-1、找正CuW合金和Q345D钢最高点，并采用80％的正常焊接束流对正电子束落点与十字光标，确定十字光标与电子束凹坑中心完全重合；
S3-2、通过调整真空电子束焊机A轴和C轴先进行一圈手动模拟运行，通过十字光标在接缝偏钢0.2mm的相对运动调整每件工件的X轴距离；
S3-3、在真空电子束焊机焊接室内对CuW合金和Q345D钢进行预热处理，设定加速电压为48KV，焊接束流为20mA，灯丝电流为23A，聚焦电流为470mA，焊接速度为340mm/min，偏钢距离为0.2mm；然后在加速电压为55KV，焊接束流为48mA，灯丝电流为25A，聚焦电流为490mA，焊接速度为380m/min，偏钢距离为0.25mm条件下对CuW合金和Q345D钢进行正式焊接；
S3-4、焊接完成后，先将焊好的CuW合金-Q345D钢整体触头在真空条件下冷却20min，然后向真空焊接室充入空气冷却5min，最后取出焊好的CuW合金-Q345D钢整体触头用压缩空气枪冷却至室温即可。
实施例2：一种CuW合金-Q345D钢整体触头电子束焊接工艺，包括以下步骤：
S1、焊件预处理
将熔渗铜块放置在烧结好的钨骨架上面，然后用石墨纸将熔渗铜块进行包裹，在熔渗铜块上部放入其体积9％的补缩铜块，之后放入坩埚，利用80目的刚玉粉对熔渗铜块和补缩铜块进行掩埋，最后放入钼丝炉进行渗铜；出炉后，对钨铜合金进行机械加工，得到预留铜层的CuW合金；
S2、焊接准备
S2-1、对CuW合金和Q345D钢进行清洗并去除表面油污，用热风枪吹干后将CuW合金和Q345D钢配合后备用；
S2-2、按照电子束焊接操作规程检查真空电子束焊机是否运行正常及安全；真空电子束焊机选用市售的桂林实创SEBW80-15B型焊机；
S2-3、将CuW合金和Q345D分别安装至真空电子束焊机转台工装上，关闭焊接室舱门，抽真空至焊接室真空度达到4.6×10-2Mpa；
S3、电子束焊接
S3-1、找正CuW合金和Q345D钢最高点，并采用80％的正常焊接束流对正电子束落点与十字光标，确定十字光标与电子束凹坑中心完全重合；
S3-2、在真空电子束焊机焊接室内将CuW合金和Q345D钢在于770℃条件下保温处理1h，然后在710℃条件下保温处理2h，通过对CuW合金和Q345D钢进行保温预热处理，能够避免产生焊接缺陷和热裂纹，提高焊缝熔融金属成分的组织均匀性，提高CuW合金-Q345D钢整体触头的力学性能；通过调整真空电子束焊机A轴和C轴先进行一圈手动模拟运行，通过十字光标在接缝偏钢0.3mm的相对运动调整每件工件的X轴距离；
S3-3、在真空电子束焊机焊接室内对CuW合金和Q345D钢进行预热处理，设定加速电压为60KV，焊接束流为22mA，灯丝电流为25A，聚焦电流为472mA，焊接速度为450mm/min，偏钢距离为0.3mm；然后在加速电压为60KV，焊接束流为50mA，灯丝电流为28A，聚焦电流为496mA，焊接速度为440mm/min，偏钢距离为0.30mm条件下对CuW合金和Q345D钢进行正式焊接；
S3-4、焊接完成后，先将焊好的CuW合金-Q345D钢整体触头在真空条件下冷却40min，然后向真空焊接室充入空气冷却10min，最后取出焊好的CuW合金-Q345D钢整体触头用压缩空气枪冷却至室温即可。
实施例3：一种CuW合金-Q345D钢整体触头电子束焊接工艺，包括以下步骤：
S1、焊件预处理
将熔渗铜块放置在烧结好的钨骨架上面，然后用石墨纸将熔渗铜块进行包裹，在熔渗铜块上部放入其体积9％的补缩铜块，之后放入坩埚，利用90目的刚玉粉对熔渗铜块和补缩铜块进行掩埋，最后放入钼丝炉进行渗铜；出炉后，对钨铜合金进行机械加工，得到预留铜层的CuW合金；
S2、焊接准备
S2-1、对CuW合金和Q345D钢进行清洗并去除表面油污，用热风枪吹干后将CuW合金和Q345D钢配合后备用；
S2-2、按照电子束焊接操作规程检查真空电子束焊机是否运行正常及安全；真空电子束焊机选用市售的桂林实创SEBW80-15B型焊机；
S2-3、将CuW合金和Q345D分别安装至真空电子束焊机转台工装上，关闭焊接室舱门，抽真空至焊接室真空度达到4.6×10-2Mpa；
S3、电子束焊接
S3-1、找正CuW合金和Q345D钢最高点，并采用80％的正常焊接束流对正电子束落点与十字光标，确定十字光标与电子束凹坑中心完全重合；
S3-2、通过调整真空电子束焊机A轴和C轴先进行一圈手动模拟运行，通过十字光标在接缝偏钢0.3mm的相对运动调整每件工件的X轴距离；
S3-3、在真空电子束焊机焊接室内对CuW合金和Q345D钢进行预热处理，设定加速电压为48KV，焊接束流为22mA，灯丝电流为25A，聚焦电流为472mA，焊接速度为500mm/min，偏钢距离为0.3mm；以正式焊接各参数变量的60％对CuW合金和Q345D钢进行定位焊接；然后在加速电压为62KV，焊接束流为53mA，灯丝电流为28A，聚焦电流为496mA，焊接速度为500mm/min，偏钢距离为0.30mm条件下对CuW合金和Q345D钢进行正式焊接；利用电子束垂直平焊对CuW合金和Q345D钢之间焊缝进行修整，能够避免焊缝中产生链状气孔，冷隔等缺陷，使得焊缝质量满足CuW合金-Q345D钢整体触头的使用要求；
S3-4、焊接完成后，先将焊好的CuW合金-Q345D钢整体触头在真空条件下冷却60min，然后向真空焊接室充入空气冷却15min，最后取出焊好的CuW合金-Q345D钢整体触头用压缩空气枪冷却至室温即可。
实施例4：一种CuW合金-Q345D钢整体触头电子束焊接工艺，包括以下步骤：
S1、焊件预处理
将熔渗铜块放置在烧结好的钨骨架上面，然后用石墨纸将熔渗铜块进行包裹，在熔渗铜块上部放入其体积5％的补缩铜块，之后放入坩埚，利用60目的刚玉粉对熔渗铜块和补缩铜块进行掩埋，最后放入钼丝炉进行渗铜；出炉后，对钨铜合金进行机械加工，得到预留铜层的CuW合金；
S2、焊接准备
S2-1、对CuW合金和Q345D钢进行清洗并去除表面油污，用热风枪吹干后将CuW合金和Q345D钢配合后备用；
S2-2、按照电子束焊接操作规程检查真空电子束焊机是否运行正常及安全；真空电子束焊机选用市售的桂林实创SEBW80-15B型焊机；
S2-3、将CuW合金和Q345D分别安装至真空电子束焊机转台工装上，关闭焊接室舱门，抽真空至焊接室真空度达到4.6×10-2Mpa；
S3、电子束焊接
S3-1、找正CuW合金和Q345D钢最高点，并采用80％的正常焊接束流对正电子束落点与十字光标，确定十字光标与电子束凹坑中心完全重合；
S3-2、通过调整真空电子束焊机A轴和C轴先进行一圈手动模拟运行，通过十字光标在接缝偏钢0.2mm的相对运动调整每件工件的X轴距离；此步骤在放大8倍的观察系统下完成，若无异常现象，才可进行焊接，提高焊接可靠性；
S3-3、在真空电子束焊机焊接室内对CuW合金和Q345D钢进行预热处理，设定加速电压为48KV，焊接束流为20mA，灯丝电流为23A，聚焦电流为470mA，焊接速度为340mm/min，偏钢距离为0.2mm；然后在加速电压为55KV，焊接束流为48mA，灯丝电流为25A，聚焦电流为490mA，焊接速度为380mm/min，偏钢距离为0.25mm条件下对CuW合金和Q345D钢进行正式焊接；对CuW合金和Q345D钢进行正式焊接时，对整个焊缝进行分段焊接，每段焊缝的焊接长度为80mm，通过对焊缝进行分段焊接，能够降低CuW合金和Q345D钢焊接处的整体变形，提高焊接适应性；将整个焊缝分为对称的5段，并进行每个对称段焊缝的焊接，通过以上操作能够有效降低焊接应力在CuW合金和Q345D的头部和尾部集中的现象，使焊接应力较为均匀的分布于CuW合金和Q345D的头部和尾部；
S3-4、焊接完成后，先将焊好的CuW合金-Q345D钢整体触头在真空条件下冷却20min，然后向真空焊接室充入空气冷却5min，最后取出焊好的CuW合金-Q345D钢整体触头用压缩空气枪冷却至室温即可。
实施例5：一种CuW合金-Q345D钢整体触头电子束焊接工艺，包括以下步骤：
S1、焊件预处理
将熔渗铜块放置在烧结好的钨骨架上面，然后用石墨纸将熔渗铜块进行包裹，在熔渗铜块上部放入其体积6％的补缩铜块，之后放入坩埚，利用80目的刚玉粉对熔渗铜块和补缩铜块进行掩埋，最后放入钼丝炉进行渗铜；出炉后，对钨铜合金进行机械加工，得到预留铜层的CuW合金；
S2、焊接准备
S2-1、对CuW合金和Q345D钢进行清洗并去除表面油污，用热风枪吹干后将CuW合金和Q345D钢配合后备用；
S2-2、按照电子束焊接操作规程检查真空电子束焊机是否运行正常及安全；真空电子束焊机选用市售的桂林实创SEBW80-15B型焊机；
S2-3、将CuW合金和Q345D分别安装至真空电子束焊机转台工装上，关闭焊接室舱门，抽真空至焊接室真空度达到4.6×10-2Mpa；
S3、电子束焊接
S3-1、找正CuW合金和Q345D钢最高点，并采用80％的正常焊接束流对正电子束落点与十字光标，确定十字光标与电子束凹坑中心完全重合；
S3-2、通过调整真空电子束焊机A轴和C轴先进行一圈手动模拟运行，通过十字光标在接缝偏钢0.2mm的相对运动调整每件工件的X轴距离；
S3-3、在真空电子束焊机焊接室内对CuW合金和Q345D钢进行预热处理，设定加速电压为48KV，焊接束流为20mA，灯丝电流为23A，聚焦电流为470mA，焊接速度为340mm/min，偏钢距离为0.2mm；然后在加速电压为55KV，焊接束流为48mA，灯丝电流为25A，聚焦电流为490mA，焊接速度为380mm/min，偏钢距离为0.2mm条件下对CuW合金和Q345D钢进行正式焊接；CuW合金和Q345D钢进行正式焊接时，整个焊缝往复焊接两次，通过对CuW合金和Q345D钢进行二次焊接，能够有效降低CuW合金和Q345D钢焊接处的气孔率，提高CuW合金和Q345D钢整体触头的品质；
S3-4、焊接完成后，先将焊好的CuW合金-Q345D钢整体触头在真空条件下冷却20min，然后向真空焊接室充入空气冷却5min，最后取出焊好的CuW合金-Q345D钢整体触头用压缩空气枪冷却至室温即可。
实施例6：一种CuW合金-Q345D钢整体触头电子束焊接工艺，包括以下步骤：
S1、焊件预处理
将熔渗铜块放置在烧结好的钨骨架上面，然后用石墨纸将熔渗铜块进行包裹，在熔渗铜块上部放入其体积9％的补缩铜块，之后放入坩埚，利用90目的刚玉粉对熔渗铜块和补缩铜块进行掩埋，最后放入钼丝炉进行渗铜；出炉后，对钨铜合金进行机械加工，得到预留铜层的CuW合金；
S2、焊接准备
S2-1、对CuW合金和Q345D钢进行清洗并去除表面油污，用热风枪吹干后将CuW合金和Q345D钢配合后备用；
S2-2、在真空电子束焊机焊接室内将CuW合金和Q345D钢在于785℃条件下保温处理3h，然后在725℃条件下保温处理5h，通过对CuW合金和Q345D钢进行保温预热处理，能够避免产生焊接缺陷和热裂纹，提高焊缝熔融金属成分的组织均匀性，提高CuW合金-Q345D钢整体触头的力学性能；按照电子束焊接操作规程检查真空电子束焊机是否运行正常及安全；真空电子束焊机选用市售的桂林实创SEBW80-15B型焊机；
S2-3、将CuW合金和Q345D分别安装至真空电子束焊机转台工装上，关闭焊接室舱门，抽真空至焊接室真空度达到4.6×10-2Mpa；
S3、电子束焊接
S3-1、找正CuW合金和Q345D钢最高点，并采用80％的正常焊接束流对正电子束落点与十字光标，确定十字光标与电子束凹坑中心完全重合；
S3-2、通过调整真空电子束焊机A轴和C轴先进行一圈手动模拟运行，通过十字光标在接缝偏钢0.3mm的相对运动调整每件工件的X轴距离；
S3-3、在真空电子束焊机焊接室内对CuW合金和Q345D钢进行预热处理，设定加速电压为62KV，焊接束流为22mA，灯丝电流为25A，聚焦电流为472mA，焊接速度为500mm/min，偏钢距离为0.3mm；然后在加速电压为62KV，焊接束流为53mA，灯丝电流为28A，聚焦电流为496mA，焊接速度为500mm/min，偏钢距离为0.30mm条件下对CuW合金和Q345D钢进行正式焊接；
S3-4、焊接完成后，先将焊好的CuW合金-Q345D钢整体触头在真空条件下冷却60min，然后向真空焊接室充入空气冷却15min，最后取出焊好的CuW合金-Q345D钢整体触头用压缩空气枪冷却至室温即可；对CuW合金-Q345D钢整体触头用进行同轴度检验，允许同轴度为0.12mm；然后进行X光照射检验，允许焊缝气孔直径为0.05mm，气孔个数为1个，通过对CuW合金-Q345D钢整体触头进行同轴度检验，提高了CuW合金-Q345D钢整体的使用效果；
实施例7：一种CuW合金-Q345D钢整体触头电子束焊接工艺，包括以下步骤：
S1、焊件预处理
将熔渗铜块放置在烧结好的钨骨架上面，然后用石墨纸将熔渗铜块进行包裹，在熔渗铜块上部放入其体积8％的补缩铜块，之后放入坩埚，利用80目的刚玉粉对熔渗铜块和补缩铜块进行掩埋，最后放入钼丝炉进行渗铜；出炉后，对钨铜合金进行机械加工，得到预留铜层的CuW合金；
S2、焊接准备
S2-1、对CuW合金和Q345D钢进行清洗并去除表面油污，用热风枪吹干后将CuW合金和Q345D钢配合后备用；
S2-2、按照电子束焊接操作规程检查真空电子束焊机是否运行正常及安全；真空电子束焊机选用市售的桂林实创SEBW80-15B型焊机；
S2-3、将CuW合金和Q345D分别安装至真空电子束焊机转台工装上，关闭焊接室舱门，抽真空至焊接室真空度达到4.6×10-2Mpa；
S3、电子束焊接
S3-1、找正CuW合金和Q345D钢最高点，并采用80％的正常焊接束流对正电子束落点与十字光标，确定十字光标与电子束凹坑中心完全重合；
S3-2、在真空电子束焊机焊接室内将CuW合金和Q345D钢在于785℃条件下保温处理3h，然后在725℃条件下保温处理5h，通过对CuW合金和Q345D钢进行保温预热处理，能够避免产生焊接缺陷和热裂纹，提高焊缝熔融金属成分的组织均匀性，提高CuW合金-Q345D钢整体触头的力学性能；通过调整真空电子束焊机A轴和C轴先进行一圈手动模拟运行，通过十字光标在接缝偏钢0.2mm的相对运动调整每件工件的X轴距离；此步骤在放大8倍的观察系统下完成，若无异常现象，才可进行焊接，提高焊接可靠性；
S3-3、在真空电子束焊机焊接室内对CuW合金和Q345D钢进行预热处理，设定加速电压为60KV，焊接束流为21mA，灯丝电流为24A，聚焦电流为471mA，焊接速度为450mm/min，偏钢距离为0.2mm；以正式焊接各参数变量的70％对CuW合金和Q345D钢进行定位焊接；然后在加速电压为60KV，焊接束流为50mA，灯丝电流为26A，聚焦电流为493mA，焊接速度为440mm/min，偏钢距离为0.28mm条件下对CuW合金和Q345D钢进行正式焊接；对整个焊缝进行分段焊接，每段焊缝的焊接长度为140mm，通过对焊缝进行分段焊接，能够降低CuW合金和Q345D钢焊接处的整体变形，提高焊接适应性；将整个焊缝分为对称的8段，并进行每个对称段焊缝的焊接，通过以上操作能够有效降低焊接应力在CuW合金和Q345D的头部和尾部集中的现象，使焊接应力较为均匀的分布于CuW合金和Q345D的头部和尾部；最后利用电子束垂直平焊对CuW合金和Q345D钢之间焊缝进行修整，能够避免焊缝中产生链状气孔，冷隔等缺陷，使得焊缝质量满足CuW合金-Q345D钢整体触头的使用要求；CuW合金和Q345D钢进行正式焊接时，整个焊缝往复焊接两次，通过对CuW合金和Q345D钢进行二次焊接，能够有效降低CuW合金和Q345D钢焊接处的气孔率，提高CuW合金和Q345D钢整体触头的品质；
S3-4、焊接完成后，先将焊好的CuW合金-Q345D钢整体触头在真空条件下冷却40min，然后向真空焊接室充入空气冷却105min，最后取出焊好的CuW合金-Q345D钢整体触头用压缩空气枪冷却至室温即可；对CuW合金-Q345D钢整体触头用进行同轴度检验，允许同轴度为0.24mm；然后进行X光照射检验，允许焊缝气孔直径为0.08mm，气孔个数为1个，通过对CuW合金-Q345D钢整体触头进行同轴度检验，提高了CuW合金-Q345D钢整体的使用效果。
试验例：分别对本发明实施例1-7所得CuW合金-Q345D钢整体触头进行相关力学性能测试，测试结果如表1所示：
表1、不同条件下CuW合金-Q345D钢整体触头相关力学性能测试结果；
实施例 拉伸强度/MPa 屈服强度/MPa 伸长率/％
实施例1 350 425 24.8
实施例2 368 460 23.2
实施例3 371 459 23.0
实施例4 381 486 22.6
实施例5 385 500 21.5
实施例6 388 504 21.1
实施例7 390 505 20.7
由表1数据对比可知，实施2与实施例1相比，由于在CuW合金和Q345D钢正式焊接前进行了预热处理，避免了焊接缺陷和热裂纹的产生，提高焊缝熔融金属成分的组织均匀性，提高了CuW合金-Q345D钢整体触头的力学性能；实施例3与实施例1相比，由于利用电子束垂直平焊对CuW合金和Q345D钢之间焊缝进行修整，能够避免焊缝中产生链状气孔，冷隔等缺陷，使得焊缝质量满足CuW合金-Q345D钢整体触头的使用要求；实施例4与实施例1相比，由于对CuW合金和Q345D的整个焊缝进行分段焊接，降低了CuW合金和Q345D钢焊接处的整体变形，提高焊接适应性，同时对CuW合金和Q345D的焊缝进行对称焊接，有效降低了焊接应力在CuW合金和Q345D的头部和尾部集中的现象，使焊接应力较为均匀的分布于CuW合金和Q345D的头部和尾部；实施例5与实施例1相比，由于对CuW合金和Q345D钢进行两次真空电子束焊接，有效减低了CuW合金和Q345D钢焊接处的气孔率，提高了CuW合金和Q345D钢整体触头的品质；实施例6与实施例1相比，由于对CuW合金-Q345D钢整体触头进行了同轴度检验，提高了CuW合金-Q345D钢整体的使用效果；实施例7与实施例1-6相比，由于在CuW合金和Q345D钢电子束焊接过程中将各条件进行了综合及优化，使得CuW合金-Q345D钢整体触头的力学性能达到最佳。

Claims (10)

1.一种CuW合金-Q345D钢整体触头电子束焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、焊件预处理
将熔渗铜块放置在烧结好的钨骨架上面，然后用石墨纸将熔渗铜块进行包裹，在所述熔渗铜块上部放上其体积5-9％的补缩铜块，之后放入坩埚，利用60-90目的刚玉粉对熔渗铜块和补缩铜块进行掩埋，最后放入钼丝炉进行渗铜；出炉后，对钨铜合金进行机械加工，得到预留铜层的CuW合金；
S2、焊接准备
S2-1、对CuW合金和Q345D钢进行清洗并去除表面油污，用热风枪吹干后将CuW合金和Q345D钢配合后备用；
S2-2、按照电子束焊接操作规程检查真空电子束焊机是否运行正常及安全；
S2-3、将CuW合金和Q345D分别安装至真空电子束焊机转台工装上，关闭焊接室舱门，抽真空至焊接室真空度达到4.6×10-2Mpa；
S3、电子束焊接
S3-1、找正CuW合金和Q345D钢最高点，并采用80％的正常焊接束流对正电子束落点与十字光标，确定十字光标与电子束凹坑中心完全重合；
S3-2、通过调整真空电子束焊机A轴和C轴先进行一圈手动模拟运行，通过十字光标在接缝偏钢0.2-0.3mm的相对运动调整每件工件的X轴距离；
S3-3、在真空电子束焊机焊接室内对CuW合金和Q345D钢进行预热处理，设定加速电压为48-62KV，焊接束流为20-22mA，灯丝电流为23-25A，聚焦电流为470-472mA，焊接速度为340-500mm/min，偏钢距离为0.2-0.3mm；然后在加速电压为55-62KV，焊接束流为48-53mA，灯丝电流为25-28A，聚焦电流为490-496mA，焊接速度为380-500mm/min，偏钢距离为0.25-0.30mm条件下对CuW合金和Q345D钢进行正式焊接；
S3-4、焊接完成后，先将焊好的CuW合金-Q345D钢整体触头在真空条件下冷却20-60min，然后向真空焊接室充入空气冷却5-15min，最后取出焊好的CuW合金-Q345D钢整体触头用压缩空气枪冷却至室温即可。
2.根据权利要求1所述的一种CuW合金-Q345D钢整体触头电子束焊接工艺，其特征在于，步骤S3-2进行之前，在真空电子束焊机焊接室内将CuW合金和Q345D钢在770-785℃条件下保温处理1-3h，然后在710-725℃条件下保温处理2-5h。
3.根据权利要求1所述的一种CuW合金-Q345D钢整体触头电子束焊接工艺，其特征在于，步骤S3-3中，CuW合金和Q345D钢预热处理完成后，以正式焊接各参数变量的60-80％对CuW合金和Q345D钢进行定位焊接。
4.根据权利要求1所述的一种CuW合金-Q345D钢整体触头电子束焊接工艺，其特征在于，步骤S3-2在放大8倍的观察系统下完成。
5.根据权利要求1所述的一种CuW合金-Q345D钢整体触头电子束焊接工艺，其特征在于，步骤S3-3中对CuW合金和Q345D钢进行正式焊接时，对整个焊缝进行分段焊接，每段焊缝的焊接长度为80-140mm。
6.根据权利要求1所述的一种CuW合金-Q345D钢整体触头电子束焊接工艺，其特征在于，步骤S3-3中对CuW合金和Q345D钢进行正式焊接时，将整个焊缝分为对称的5-8段，并进行每个对称段焊缝的焊接。
7.根据权利要求1所述的一种CuW合金-Q345D钢整体触头电子束焊接工艺，其特征在于，步骤S3-3中，所述CuW合金和Q345D钢进行正式焊接时，整个焊缝往复焊接两次。
8.根据权利要求1所述的一种CuW合金-Q345D钢整体触头电子束焊接工艺，其特征在于，步骤S3-4完成后，对CuW合金-Q345D钢整体触头进行同轴度检验，允许同轴度为0.12-0.24mm；然后进行X光照射检验，允许焊缝气孔直径为0.05-0.08mm，气孔个数为1-3个。
9.根据权利要求1所述的一种CuW合金-Q345D钢整体触头电子束焊接工艺，其特征在于，S3-3完成后，利用电子束垂直平焊对CuW合金和Q345D钢之间焊缝进行修整。
10.根据权利要求1所述的一种CuW合金-Q345D钢整体触头电子束焊接工艺，其特征在于，步骤S3-3中对CuW合金和Q345D钢进行正式焊接时，将整个焊缝分为对称的6-10段，并进行每个对称段焊缝的焊接。
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