CN113770570A - 一种铍材与不锈钢的薄壁件焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铍材与不锈钢的薄壁件焊接工艺，包括：S1、预制工装；S2、工装预处理；S3、待焊零件及成型钎料表面清洗；S4、焊接及热电偶跟踪监测；S5、焊接质量检测。本发明通过优化、电解抛光及热处理焊接压块工装，能够有效避免焊接压块工装对铍材表面造成氧化、划痕等缺陷，并通过使用热电偶跟踪焊接工艺曲线，能够有效解决在不同装炉量时，所焊接后焊缝状态差异较大的问题，确保焊接工艺的最优性。

Description

一种铍材与不锈钢的薄壁件焊接工艺

技术领域

本发明涉及真空钎焊技术领域，具体是涉及一种铍材与不锈钢的薄壁件焊接工艺。

背景技术

铍具有线膨胀系数小、比热容大、弹性模量高、强度大、密度相对低以及热传导系数大等特点，这些优良的物理、力学性能使铍在核工业、航空航天工业、医疗器械行业等许多领域都得到广泛应用。

X射线管是医疗诊断设备的核心部件。金属铍没有磁性，对X射线是穿透的，获得同样清晰的图像所需要的X射线强度和剂量都会低很多，因此，无论是对人身安全还是对环境保护，采用金属铍作为X射线真空器件的射线窗都是最佳的选择。

铍是所有金属中焊接难度较大的材料之一，铍的焊接主要难在它不仅仅受焊接方法与焊接工艺的制约，而且要控制母材的杂质含量和晶粒度，某些焊接还要对焊件进行适当预热，并在低约束力条件下焊接。 铍在平行于c轴方向上的延展性非常差，这种延性的各向异性和在焊接过程中形成的粗大晶粒会导致铍焊缝变脆，并且会在热应力作用下产生断裂。

因此，研发出可靠、实用的焊接方法及工艺对铍在核工业、航空航天工业、医疗器械中的应用是很重要的。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种铍材与不锈钢的薄壁件焊接工艺。

本发明的技术方案是：一种铍材与不锈钢的薄壁件焊接工艺，包括以下步骤：

S1、预制工装

将铍片焊接压块工装与待焊零件的接触面进行掏空处理；使用钼板作为不锈钢环支撑工装；并根据产品尺寸设计钎料加工工装；

S2、工装预处理

将铍片焊接压块工装进行电解抛光后，使用真空钎焊炉进行800~900℃、保温15~25 min的热处理；对不锈钢环支撑工装进行1000~1200℃、保温15~25 min的热处理；使用钎料加工工装对钎料加工，得到成型钎料；

S3、待焊零件及成型钎料表面清洗

将待焊零件及成型钎料依次进行碱性预去油、去离子水清洗、热水槽清洗、以及酒精脱水处理；

S4、焊接及热电偶跟踪监测

将待焊零件、成型钎料、铍片焊接压块工装及不锈钢环支撑工装进行配装，随后进行待焊零件的焊接，使用K型热电偶与焊接工件表面接触，实时监测工件表面温度与炉体温度的差值，动态调控焊接时长；

S5、焊接质量检测

检测焊接的焊缝是否饱满、漏气，并检验焊缝处是否漏气。

进一步地，所述碱性预去油使用浓度40g/L~50g/L的碱性去油水，在温度45±5℃下碱性预去油5min。通过对待焊零件以及成型钎料进行完整的去油清洗，从而保证待焊零件以及成型钎料的清洁度，进而提高后续进行焊接的效果。

进一步地，所述去离子水清洗通过在两个回收槽、两个逆流漂洗槽中依次清洗，且在各个回收槽、逆流漂洗槽中清洗时间均为10~12s。利用两个回收槽、逆流漂洗槽进行依次清洗，可以提高碱性预去油对待焊零件以及成型钎料清洗效果，以及提高对碱性去油水的回收效果。

进一步地，所述待焊零件及成型钎料在热水槽中清洗时间为5min，且所述热水槽温度为70~80℃。通过热水槽处理可以进一步对碱性预去油后残留碱性去油水进行清除，从而提高待焊零件及成型钎料的表面清洗工作。

进一步地，所述焊接质量检测方法具体为：出炉产品目视检验焊缝区域是否均匀、饱满；使用氦检漏仪抽取真空至2.0×10^-11 mbar.L/S以下，使用酒精密封接触面，将氦气吹扫在焊缝处检测是否漏气，完成焊接质量检测。

进一步地，在热水槽清洗前，使用浸泡处理液对待焊零件进行浸泡处理，并进行快速辐照处理，具体为：

1）将待焊零件的待焊侧面向上浸入浸泡处理液中2~3 s，随后从浸泡处理液中取出，并采用热光辐照待焊侧面2~3 s，

其中，所述浸泡处理液按质量份数计包括15~20份锡粉、5~8份羧甲基纤维素钠以及50~70份去离子水，且浸泡处理液在使用过程中需要进行持续超声分散处理；所述热光辐照的照射温度控制在240~300℃；

2）重复步骤1）处理3-5次后，得到处理后待焊零件，随后将待焊零件放入热水槽中清洗。

通过上述浸泡处理液浸泡处理以及快速辐照处理，能够有效在待焊零件的待焊接表面附着少量且均匀的接触点，提高待焊零件与成型钎料的接触效果，从而增强待焊零件的焊接强度以及保证焊缝饱满均匀。

进一步地，所述动态调控焊接时长是基于铍材焊接调控系统对温度进行监测分析以及对焊接时间进行动态调整，所述铍材焊接调控系统包括样本数据库以及监测分析模块。由于不同装炉量、铍材质量、钎料、焊接温度及时间等参数的影响，所焊接后的焊缝状态差异较大，不利于生产线批量进行铍材与不锈钢的薄壁件焊接，采用铍材焊接调控系统根据不同铍材质量、钎料等材质数据，配合对焊接温度的跟踪监控，从而动态调整焊接时间等参数，从而保证焊接后焊缝状态一致，且均满足焊接质量检测的合格标准。

更进一步地，所述监测分析模块基于鲸鱼优化算法对预设输入待焊零件、钎料的材质数据，以及实时采集的热电偶跟踪监测温度数据进行样本校对，具体为：

S101、在铍材焊接调控系统中预设输入待焊零件、钎料的材质数据，并实时收集热电偶跟踪监测的温度数据；

S102、基于鲸鱼优化算法对步骤S101的材质数据及温度数据进行样本数据库的匹配及分析，具体满足以下公式：

其中，t表示当前迭代次数；

表示目前为止最好的鲸鱼位置向量，

表 示当前鲸鱼位置向量，A和B为系数矩阵，具体由以下公式得到：

其中，

为（0，1）中的随机数，a的值从2到0线性下降，t表示当前迭代次数，

表示最大迭代次数；

S103、通过鲸鱼优化算法找到符合材质数据及温度数据的最优质量标记样本数据，根据最优质量标记样本数据得出焊接时间并对焊接焊缝质量进行预估。

基于鲸鱼优化算法能够更快速、精准的对焊缝样本分析数据进行匹配，其操作简单，所需调整的参数少，能够快速匹配出最优解，能够很好地配合样本数据库进行焊缝焊接的实时调整，从而保证获得质量合格且焊接后焊缝状态一致的成品。

更进一步地，所述样本数据库包括多个焊缝样本分析数据，所述焊缝样本分析数据的训练方法具体为：

S201、标注并得到多个铍材、钎料、不锈钢材质的质量样本数据，使用多个质量样本数据进行多个焊接温度及焊接时间的样本制备，得到多个焊缝质量样本；

S202、对焊缝质量样本进行焊缝质量检测，焊缝质量检测合格则将该焊缝质量样本所对应的质量样本数据及焊接温度和焊接时间进行标记并作为焊缝样本分析数据，从而获得多个焊缝样本分析数据。

通过上述训练获得多个焊缝样本分析数据，从而能有效满足本发明工艺生产中的各种铍材及钎料焊接环境，再配合监测分析模块进行快速匹配及分析后根据数据监测情况进行动态控制，保证焊缝焊接的效果及质量。

本发明的有益效果是：

（1）本发明铍材与不锈钢的薄壁件焊接工艺，通过优化、电解抛光及热处理焊接压块工装，能够有效解决在焊接压块工装与铍材面接触时，使焊接后铍材及不锈钢环出现表面氧化的现象，避免焊接压块工装对铍材表面造成氧化、划痕等缺陷。

（2）本发明铍材与不锈钢的薄壁件焊接工艺，通过对待焊零件进行完整的去油清洗，保证待焊零件的清洁度，从而进一步优化铍材与不锈钢的薄壁件焊接效果。

（3）本发明铍材与不锈钢的薄壁件焊接工艺，通过使用热电偶跟踪焊接工艺曲线，掌握待焊零件温度和炉体温度之间的差值，能够有效解决在不同装炉量时，所焊接后焊缝状态差异较大的问题，确保焊接工艺的最优性。

（4）本发明铍材与不锈钢的薄壁件焊接工艺，通过设计钎料加工工装，使得成型钎料标准化，能够有效解决由于人工制作焊料精度较差所造成的出炉后焊缝饱满程度不一的问题，保证焊缝的一致性。

附图说明

图1是本发明工艺的焊接压块工装结构示意图。

图2是本发明工艺的钎料加工工装结构示意图一。

图3是本发明工艺的钎料加工工装结构示意图二。

具体实施方式

下面结合具体实施方式来对本发明进行更进一步详细的说明，以更好地体现本发明的优势。

实施例1

一种铍材与不锈钢的薄壁件焊接工艺，包括以下步骤：

S1、预制工装

如图1所示，将铍片焊接压块工装与待焊零件的接触面进行掏空处理；使用钼板作为不锈钢环支撑工装；并根据产品尺寸设计钎料加工工装，如图2、3所示；

S2、工装预处理

将铍片焊接压块工装进行电解抛光后，使用真空钎焊炉进行850℃、保温20 min的热处理；对不锈钢环支撑工装进行1100℃、保温20 min的热处理；使用钎料加工工装对钎料加工，得到成型钎料；

S3、待焊零件及成型钎料表面清洗

将待焊零件及成型钎料依次进行碱性预去油、去离子水清洗、热水槽清洗、以及酒精脱水处理；

其中，所述碱性预去油使用浓度45 g/L的碱性去油水，在温度45℃下碱性预去油5min，通过对待焊零件以及成型钎料进行完整的去油清洗，从而保证待焊零件以及成型钎料的清洁度，进而提高后续进行焊接的效果；

所述去离子水清洗通过在两个回收槽、两个逆流漂洗槽中依次清洗，且在各个回收槽、逆流漂洗槽中清洗时间均为11s，利用两个回收槽、逆流漂洗槽进行依次清洗，可以提高碱性预去油对待焊零件以及成型钎料清洗效果，以及提高对碱性去油水的回收效果；

所述待焊零件及成型钎料在热水槽中清洗时间为5min，且所述热水槽温度为76℃，通过热水槽处理可以进一步对碱性预去油后残留碱性去油水进行清除，从而提高待焊零件及成型钎料的表面清洗工作；

S4、焊接及热电偶跟踪监测

将待焊零件、成型钎料、铍片焊接压块工装及不锈钢环支撑工装进行配装，随后进行待焊零件的焊接，使用K型热电偶与焊接工件表面接触，实时监测工件表面温度与炉体温度的差值，根据热电偶跟踪监测温度数据进行人工调节焊接时长；

S5、焊接质量检测

检测焊接的焊缝是否饱满、漏气，并检验焊缝处是否漏气，所述焊接质量检测方法具体为：出炉产品目视检验焊缝区域是否均匀、饱满；使用氦检漏仪抽取真空至2.0×10^-11mbar.L/S，使用针管将酒精密封在接触面上，将氦气吹扫在焊缝处检测是否漏气，完成焊接质量检测。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，与其不同之处在于，在热水槽清洗前，使用浸泡处理液对待焊零件进行浸泡处理，并进行快速辐照处理，具体为：

1）将待焊零件的待焊侧面向上浸入浸泡处理液中3 s，随后从浸泡处理液中取出，并采用热光辐照待焊侧面2 s，具体选用红外光辐照，

其中，所述浸泡处理液按质量份数计包括19份锡粉、7份羧甲基纤维素钠以及65份去离子水，且浸泡处理液在使用过程中需要进行持续超声分散处理；所述红外光辐照的照射温度控制在275℃；

2）重复步骤1）处理4次后，得到处理后待焊零件，随后将待焊零件放入热水槽中清洗；

通过上述浸泡处理液浸泡处理以及快速辐照处理，能够有效在待焊零件的待焊接表面附着少量且均匀的接触点，提高待焊零件与成型钎料的接触效果，从而增强待焊零件的焊接强度以及保证焊缝饱满均匀。

实施例3

本实施例与实施例1基本相同，与其不同之处在于，所述动态调控焊接时长是基于铍材焊接调控系统对温度进行监测分析以及对焊接时间进行动态调整，所述铍材焊接调控系统包括样本数据库以及监测分析模块，由于不同装炉量、铍材质量、钎料、焊接温度及时间等参数的影响，所焊接后的焊缝状态差异较大，不利于生产线批量进行铍材与不锈钢的薄壁件焊接，采用铍材焊接调控系统根据不同铍材质量、钎料等材质数据，配合对焊接温度的跟踪监控，从而动态调整焊接时间等参数，从而保证焊接后焊缝状态一致，且均满足焊接质量检测的合格标准；

1）监测分析模块

所述监测分析模块基于鲸鱼优化算法对预设输入待焊零件、钎料的材质数据，以及实时采集的热电偶跟踪监测温度数据进行样本校对，具体为：

S101、在铍材焊接调控系统中预设输入待焊零件、钎料的材质数据，并实时收集热电偶跟踪监测的温度数据；

S102、基于鲸鱼优化算法对步骤S101的材质数据及温度数据进行样本数据库的匹配及分析，具体满足以下公式：

其中，t表示当前迭代次数；

表示目前为止最好的鲸鱼位置向量，

表示 当前鲸鱼位置向量，A和B为系数矩阵，具体由以下公式得到：

其中，

为（0，1）中的随机数，a的值从2到0线性下降，t表示当前迭代次数，

表示最大迭代次数；

S103、通过鲸鱼优化算法找到符合材质数据及温度数据的最优质量标记样本数据，根据最优质量标记样本数据得出焊接时间并对焊接焊缝质量进行预估；基于鲸鱼优化算法能够更快速、精准的对焊缝样本分析数据进行匹配，其操作简单，所需调整的参数少，能够快速匹配出最优解，能够很好地配合样本数据库进行焊缝焊接的实时调整，从而保证获得质量合格且焊接后焊缝状态一致的成品。

2）样本数据库

所述样本数据库包括多个焊缝样本分析数据，所述焊缝样本分析数据的训练方法具体为：

S201、标注并得到多个铍材、钎料、不锈钢材质的质量样本数据，使用多个质量样本数据进行多个焊接温度及焊接时间的样本制备，得到多个焊缝质量样本；

S202、对焊缝质量样本进行焊缝质量检测，焊缝质量检测合格则将该焊缝质量样本所对应的质量样本数据及焊接温度和焊接时间进行标记并作为焊缝样本分析数据，从而获得多个焊缝样本分析数据；通过上述训练获得多个焊缝样本分析数据，从而能有效满足本发明工艺生产中的各种铍材及钎料焊接环境，再配合监测分析模块进行快速匹配及分析后根据数据监测情况进行动态控制，保证焊缝焊接的效果及质量。

实施例4

本实施例与实施例1基本相同，与其不同之处在于，将铍片焊接压块工装进行电解抛光后，使用真空钎焊炉进行800℃、保温15 min的热处理。

实施例5

本实施例与实施例1基本相同，与其不同之处在于，将铍片焊接压块工装进行电解抛光后，使用真空钎焊炉进行900℃、保温25 min的热处理。

实施例6

本实施例与实施例1基本相同，与其不同之处在于，对不锈钢环支撑工装进行1000℃，保温15 min的热处理。

实施例7

本实施例与实施例1基本相同，与其不同之处在于，对不锈钢环支撑工装进行1200℃，保温25 min的热处理。

实施例8

本实施例与实施例1基本相同，与其不同之处在于，所述碱性预去油使用浓度40g/L的碱性去油水，在温度40℃下碱性预去油5min。

实施例9

本实施例与实施例1基本相同，与其不同之处在于，所述碱性预去油使用浓度50g/L的碱性去油水，在温度50℃下碱性预去油5min。

实施例10

本实施例与实施例1基本相同，与其不同之处在于，在各个回收槽、逆流漂洗槽中清洗时间均为10s。

实施例11

本实施例与实施例1基本相同，与其不同之处在于，在各个回收槽、逆流漂洗槽中清洗时间均为12s。

实施例12

本实施例与实施例1基本相同，与其不同之处在于，所述待焊零件及成型钎料在热水槽中清洗时间为5min，且所述热水槽温度为70℃。

实施例13

本实施例与实施例1基本相同，与其不同之处在于，所述待焊零件及成型钎料在热水槽中清洗时间为5min，且所述热水槽温度为80℃。

实施例14

本实施例与实施例2基本相同，与其不同之处在于，1）将待焊零件的待焊侧面向上浸入浸泡处理液中2 s，随后从浸泡处理液中取出，并采用红外光辐照待焊侧面2 s；2）重复步骤1）处理3次后，得到处理后待焊零件，随后将待焊零件放入热水槽中清洗。

实施例15

本实施例与实施例2基本相同，与其不同之处在于，1）将待焊零件的待焊侧面向上浸入浸泡处理液中3 s，随后从浸泡处理液中取出，并采用红外光辐照待焊侧面3 s；2）重复步骤1）处理5次后，得到处理后待焊零件，随后将待焊零件放入热水槽中清洗。

实施例16

本实施例与实施例2基本相同，与其不同之处在于，所述浸泡处理液按质量份数计包括15份锡粉、5份羧甲基纤维素钠以及50份去离子水，且浸泡处理液在使用过程中需要进行持续超声分散处理。

实施例17

本实施例与实施例2基本相同，与其不同之处在于，所述浸泡处理液按质量份数计包括20份锡粉、8份羧甲基纤维素钠以及70份去离子水，且浸泡处理液在使用过程中需要进行持续超声分散处理。

实施例18

本实施例与实施例2基本相同，与其不同之处在于，所述红外光辐照的照射温度控制在240℃。

实施例19

本实施例与实施例2基本相同，与其不同之处在于，所述红外光辐照的照射温度控制在300℃。

实验例

采用本发明工艺进行实际生产中，采用K型热电偶对工件表面进行实时监测，其中铍窗部件焊接工艺曲线如下表1所示：

表1 铍窗部件焊接工艺曲线表

序号	目标温度/℃	时间/min
			1	400	60
2	400	20
			3	600	40
4	600	30
			5	710±5	30
6	710±5	5±2

同时，分别采用各个实施例所焊接的焊接工件进行焊缝质量检测，检测及分析具体如下：

探究1 不同待焊零件表面清洗对所制备焊接工件的影响

以实施例1和2为例，分别对焊接工件进行焊缝质量检测，实施例1和2所得焊接工件的焊缝区域均均匀、饱满，并且焊缝处无漏气的情况；

同时，对实施例1和2的焊接工件进行焊缝强度测试，将焊缝位置处于试样中心部位，然后到材料性能试验机做拉伸试验测定其抗剪强度，并计算得出实施例2与实施例1的抗剪强度提升率，具体如下表2所示：

表2 实施例2的抗剪强度提升率表

组别	抗剪强度提升率/%
		实施例2	15.7%

由表2可知，实施例2相较于实施例1的抗剪强度提高了15.7%，通过浸泡处理液对待焊零件表面处理显著的提高了待焊零件与不锈钢环的焊接强度。

探究2 不同动态调整焊接参数对所制备焊接工件的影响

实施例1和3为例，分别对焊接工件进行焊缝质量检测，实施例1和3所得焊接工件的焊缝区域均均匀、饱满，并且焊缝处无漏气的情况；

同时，对实施例1和3的焊接工件进行焊缝强度测试，将焊缝位置处于试样中心部位，然后到材料性能试验机做拉伸试验测定其抗剪强度，并计算得出实施例3与实施例1的抗剪强度提升率，具体如下表3所示：

表3 实施例3的抗剪强度提升率表

组别	抗剪强度提升率/%
		实施例3	10.2%

由表3可知，实施例3相较于实施例1的抗剪强度提高了10.2%，通过利用铍材焊接调控系统显著的优化了待焊零件与不锈钢环的焊接工艺处理效果，从而提高了焊缝的焊接强度。

探究3 不同铍片焊接压块工装预处理对所制备焊接工件的影响

实施例1和4、5为例，分别对焊接工件进行焊缝质量检测，实施例1和5所得焊接工件的焊缝区域均均匀、饱满，并且焊缝处无漏气的情况，实施例4焊缝区域局部出现不均匀的情况，但焊缝处无漏气；

同时，对实施例1和5的焊接工件进行焊缝强度测试，将焊缝位置处于试样中心部位，然后到材料性能试验机做拉伸试验测定其抗剪强度，并计算得出实施例5与实施例1的抗剪强度提升率，具体如下表4所示：

表4 实施例5的抗剪强度提升率表

组别	抗剪强度提升率/%
		实施例5	0.7%

由表4可知，实施例5相较于实施例1的抗剪强度提高了0.7%，通过上述对比可以看出，不同铍片焊接压块工装的热处理参数对焊缝有一定影响，其中由于实施例5相较于实施例1而言提升率不明显，从经济性等因素考虑，以实施例1参数相对更优。

探究4 不同不锈钢环支撑工装对所制备焊接工件的影响

实施例1和6、7为例，分别对焊接工件进行焊缝质量检测，实施例1和6、7所得焊接工件的焊缝区域均均匀、饱满，并且焊缝处无漏气的情况；

同时，对实施例1和6、7的焊接工件进行焊缝强度测试，将焊缝位置处于试样中心部位，然后到材料性能试验机做拉伸试验测定其抗剪强度，并计算得出实施例6、7与实施例1的抗剪强度提升率，具体如下表5所示：

表5 实施例6、7的抗剪强度提升率表

组别	抗剪强度提升率/%
		实施例6	-1.7%
实施例7	0.5%

由表5可知，实施例7相较于实施例1的抗剪强度提高了0.5%，实施例6相较于实施例1的抗剪强度降低了1.7%，通过上述对比可以看出，不同不锈钢环支撑工装的热处理参数对焊缝有一定影响，其中由于实施例7相较于实施例1而言提升率不明显，从经济性等因素考虑，以实施例1参数相对更优。

探究5 不同碱性预去油对所制备焊接工件的影响

实施例1和8、9为例，分别对焊接工件进行焊缝质量检测，实施例1和8、9所得焊接工件的焊缝区域均均匀、饱满，并且焊缝处无漏气的情况；

同时，对实施例1和8、9的焊接工件进行焊缝强度测试，将焊缝位置处于试样中心部位，然后到材料性能试验机做拉伸试验测定其抗剪强度，并计算得出实施例8、9与实施例1的抗剪强度提升率，具体如下表6所示：

表6 实施例8、9的抗剪强度提升率表

组别	抗剪强度提升率/%
		实施例8	-3.6%
实施例9	0.2%

由表6可知，实施例8相较于实施例1的抗剪强度降低了3.6%，实施例9相较于实施例1的抗剪强度提高了0.2%，通过上述对比可以看出，不同碱性预去油参数对焊缝有一定影响，其中由于实施例9相较于实施例1而言提升率不明显，从经济性等因素考虑，以实施例1参数相对更优。

探究6 不同去离子水清洗对所制备焊接工件的影响

实施例1和10、11为例，分别对焊接工件进行焊缝质量检测，实施例1和10、11所得焊接工件的焊缝区域均均匀、饱满，并且焊缝处无漏气的情况；

同时，对实施例1和10、11的焊接工件进行焊缝强度测试，将焊缝位置处于试样中心部位，然后到材料性能试验机做拉伸试验测定其抗剪强度，并计算得出实施例10、11与实施例1的抗剪强度提升率，具体如下表7所示：

表7 实施例10、11的抗剪强度提升率表

组别	抗剪强度提升率/%
		实施例10	-2.7%
实施例11	0.6%

由表7可知，实施例10相较于实施例1的抗剪强度降低了2.7%，实施例9相较于实施例1的抗剪强度提高了0.6%，通过上述对比可以看出，不同去离子水清洗对焊缝有一定影响，其中由于实施例11相较于实施例1而言提升率不明显，从经济性等因素考虑，以实施例1参数相对更优。

探究7 不同热水槽清洗对所制备焊接工件的影响

实施例1和12、13为例，分别对焊接工件进行焊缝质量检测，实施例1和12、13所得焊接工件的焊缝区域均均匀、饱满，并且焊缝处无漏气的情况；

同时，对实施例1和12、13的焊接工件进行焊缝强度测试，将焊缝位置处于试样中心部位，然后到材料性能试验机做拉伸试验测定其抗剪强度，并计算得出实施例12、13与实施例1的抗剪强度提升率，具体如下表8所示：

表8 实施例12、13的抗剪强度提升率表

组别	抗剪强度提升率/%
		实施例12	-1.8%
实施例13	0.4%

由表8可知，实施例12相较于实施例1的抗剪强度降低了1.8%，实施例13相较于实施例1的抗剪强度提高了0.4%，通过上述对比可以看出，不同碱性预去油参数对焊缝有一定影响，其中由于实施例13相较于实施例1而言提升率不明显，从经济性等因素考虑，以实施例1参数相对更优。

探究8 不同浸泡处理液处理方式对所制备焊接工件的影响

实施例2和14、15为例，分别对焊接工件进行焊缝质量检测，实施例1和14、15所得焊接工件的焊缝区域均均匀、饱满，并且焊缝处无漏气的情况；

同时，对实施例2和14、15的焊接工件进行焊缝强度测试，将焊缝位置处于试样中心部位，然后到材料性能试验机做拉伸试验测定其抗剪强度，并计算得出实施例14、15与实施例1的抗剪强度提升率，具体如下表9所示：

表9实施例2、14、15的抗剪强度提升率表

组别	抗剪强度提升率/%
		实施例2	15.7%
实施例14	10.5%
		实施例15	12.7%

由表9可知，实施例14相较于实施例1的抗剪强度提高了10.5%，实施例15相较于实施例1的抗剪强度提高了12.7%，通过上述对比可以看出，不同浸泡处理液处理参数对焊缝有一定影响，其中以实施例2参数相对更优。

探究9 不同浸泡处理液对所制备焊接工件的影响

实施例2和16、17为例，分别对焊接工件进行焊缝质量检测，实施例2和16、17所得焊接工件的焊缝区域均均匀、饱满，并且焊缝处无漏气的情况；

同时，对实施例2和16、17的焊接工件进行焊缝强度测试，将焊缝位置处于试样中心部位，然后到材料性能试验机做拉伸试验测定其抗剪强度，并计算得出实施例16、17与实施例1的抗剪强度提升率，具体如下表10所示：

表10实施例2、16、17的抗剪强度提升率表

组别	抗剪强度提升率/%
		实施例2	15.7%
实施例16	11.2%
		实施例17	10.6%

由表10可知，实施例16相较于实施例1的抗剪强度提高了11.2%，实施例17相较于实施例1的抗剪强度提高了10.6%，通过上述对比可以看出，不同浸泡处理液配组对焊缝有一定影响，其中以实施例2参数相对更优。

探究10 不同红外光辐照对所制备焊接工件的影响

实施例2和18、19为例，分别对焊接工件进行焊缝质量检测，实施例2和18、19所得焊接工件的焊缝区域均均匀、饱满，并且焊缝处无漏气的情况；

同时，对实施例2和18、19的焊接工件进行焊缝强度测试，将焊缝位置处于试样中心部位，然后到材料性能试验机做拉伸试验测定其抗剪强度，并计算得出实施例18、19与实施例1的抗剪强度提升率，具体如下表11所示：

表11实施例2、18、19的抗剪强度提升率表

组别	抗剪强度提升率/%
		实施例2	15.7%
实施例18	12.3%
		实施例19	16.5%

由表10可知，实施例16相较于实施例1的抗剪强度提高了12.3%，实施例17相较于实施例1的抗剪强度提高了16.5%，通过上述对比可以看出，不同红外光辐照参数对焊缝有一定影响，其中以实施例19参数更优，但从经济性角度考虑，实施例2相对更优。

Claims (9)

1.一种铍材与不锈钢的薄壁件焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、预制工装

将铍片焊接压块工装与待焊零件的接触面进行掏空处理；使用钼板作为不锈钢环支撑工装；并根据产品尺寸设计钎料加工工装；

S2、工装预处理

将铍片焊接压块工装进行电解抛光后，使用真空钎焊炉进行800~900℃、保温15~25min的热处理；对不锈钢环支撑工装进行1000~1200℃、保温15~25 min的热处理；使用钎料加工工装对钎料加工，得到成型钎料；

S3、待焊零件及成型钎料表面清洗

将待焊零件及成型钎料依次进行碱性预去油、去离子水清洗、热水槽清洗、以及酒精脱水处理；

S4、焊接及热电偶跟踪监测

将待焊零件、成型钎料、铍片焊接压块工装及不锈钢环支撑工装进行配装，随后进行待焊零件的焊接，使用K型热电偶与焊接工件表面接触，实时监测工件表面温度与炉体温度的差值，动态调控焊接时长；

S5、焊接质量检测

检测焊接的焊缝是否饱满、漏气，并检验焊缝处是否漏气。

2.根据权利要求1所述的一种铍材与不锈钢的薄壁件焊接工艺，其特征在于，所述碱性预去油使用浓度40g/L~50g/L的碱性去油水，在温度45±5℃下碱性预去油5min。

3.根据权利要求1所述的一种铍材与不锈钢的薄壁件焊接工艺，其特征在于，所述去离子水清洗通过在两个回收槽、两个逆流漂洗槽中依次清洗，且在各个回收槽、逆流漂洗槽中清洗时间均为10~12s。

4.根据权利要求1所述的一种铍材与不锈钢的薄壁件焊接工艺，其特征在于，所述待焊零件及成型钎料在热水槽中清洗时间为5min，且所述热水槽温度为70~80℃。

5.根据权利要求1所述的一种铍材与不锈钢的薄壁件焊接工艺，其特征在于，所述焊接质量检测方法具体为：出炉产品目视检验焊缝区域是否均匀、饱满；使用氦检漏仪抽取真空至2.0×10^-11 mbar.L/S以下，使用酒精密封接触面，将氦气吹扫在焊缝处检测是否漏气，完成焊接质量检测。

6.根据权利要求1所述的一种铍材与不锈钢的薄壁件焊接工艺，其特征在于，在热水槽清洗前，使用浸泡处理液对待焊零件进行浸泡处理，并进行快速辐照处理，具体为：

1）将待焊零件的待焊侧面向上浸入浸泡处理液中2~3 s，随后从浸泡处理液中取出，并采用热光辐照待焊侧面2~3 s，

其中，所述浸泡处理液按质量份数计包括15~20份锡粉、5~8份羧甲基纤维素钠以及50~70份去离子水，且浸泡处理液在使用过程中需要进行持续超声分散处理；所述热光辐照的照射温度控制在240~300℃；

2）重复步骤1）处理3-5次后，得到处理后待焊零件，随后将待焊零件放入热水槽中清洗。

7.根据权利要求1所述的一种铍材与不锈钢的薄壁件焊接工艺，其特征在于，所述动态调控焊接时长是基于铍材焊接调控系统对温度进行监测分析以及对焊接时间进行动态调整，所述铍材焊接调控系统包括样本数据库以及监测分析模块。

8.根据权利要求7所述的一种铍材与不锈钢的薄壁件焊接工艺，其特征在于，所述监测分析模块基于鲸鱼优化算法对预设输入待焊零件、钎料的材质数据，以及实时采集的热电偶跟踪监测温度数据进行样本校对，具体为：

S101、在铍材焊接调控系统中预设输入待焊零件、钎料的材质数据，并实时收集热电偶跟踪监测的温度数据；

S102、基于鲸鱼优化算法对步骤S101的材质数据及温度数据进行样本数据库的匹配及分析，具体满足以下公式：

其中，t表示当前迭代次数；

表示目前为止最好的鲸鱼位置向量，

表示当前鲸 鱼位置向量，A和B为系数矩阵，具体由以下公式得到：

其中，

为（0，1）中的随机数，a的值从2到0线性下降，t表示当前迭代次数，

表示最大迭代次数；

S103、通过鲸鱼优化算法找到符合材质数据及温度数据的最优质量标记样本数据，根据最优质量标记样本数据得出焊接时间并对焊接焊缝质量进行预估。

9.根据权利要求7所述的一种铍材与不锈钢的薄壁件焊接工艺，其特征在于，所述样本数据库包括多个焊缝样本分析数据，所述焊缝样本分析数据的训练方法具体为：

S201、标注并得到多个铍材、钎料、不锈钢材质的质量样本数据，使用多个质量样本数据进行多个焊接温度及焊接时间的样本制备，得到多个焊缝质量样本；

S202、对焊缝质量样本进行焊缝质量检测，焊缝质量检测合格则将该焊缝质量样本所对应的质量样本数据及焊接温度和焊接时间进行标记并作为焊缝样本分析数据，从而获得多个焊缝样本分析数据。

Images