CN116713582A - 一种电子束焊接头设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子束焊接头设计方法，在焊接接头和搭接台阶处形成了的三角形空腔，可以更加高效的排出焊缝根部残留的气体和焊接时产生的高压蒸汽，焊接时配合扫描函数可以更高有效的防止焊接气孔缺陷的产生，同时焊接接头在机械加工时可以方便加工完成，无需安排多余的加工工序，加工效率更高，接头锁底超出部分上端面低于未超出接头锁底部分的上端面，防止接头锁底在焊后机加工去除时由于刀具的挤压形成紧贴于零件背面的残留金属皮，影响后续无损检验的判断，超出第一零件边缘的接头锁底上端面为斜面，有助于环形零件的顺利装配，降低零件装配难度。
Description
技术领域
本发明涉及电子束焊技术领域，具体为一种电子束焊接头设计方法。
背景技术
电子束焊因高能量密度、焊接变形小，因此常用于焊接厚度大及精度要求高的零件。电子束焊接头设计时一般会在零件接头的一侧背面增加接头锁底(如图1所示)，以保证零件装配精度并将焊接时容易出现的根部气孔缺陷引入焊接锁底，然后再车加工去除。但对于一些大厚度、气孔缺陷敏感的金属材料，焊接过程中很难保证将气孔缺陷完全引入焊接锁底并在后续加工中去除。
目前解决此类问题的方式除了选择合适的焊接参数外一般还会增加以下手段：一、在电子束焊接时增加扫描函数，通过熔池搅拌效应，加速焊缝内部产生气体的从焊缝表面溢出，以消除气孔缺陷(公开号为CN106271173A的发明专利采用的方法)；二、在焊接锁底上加工半圆形排气槽，使焊接过程中产生气体的可以从焊接锁底处溢出。通常在零件焊接时，这两种方法会结合使用，以提高零件的焊接质量(公开号为CN110711967A的发明专利采用的方法)。
但是通过扫描函数消除气孔的方法由于气体只能从表面溢出，对于厚板焊接效果不太显著。而排气槽由于只是在焊接锁底周向上分布加工，排气效果也会受到排气槽间距和数量的限制。
发明内容
本发明目的在于提供一种电子束焊接头设计方法，以克服现有技术中厚板焊接排气效果不显著，使用排气槽会受到限制的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种电子束焊接头设计方法，包括：
在第一零件上加工接头锁底，所述接头锁底部分超出第一零件边缘，所述接头锁底超出部分上端面低于未超出接头锁底部分的上端面；
在第二零件上加工搭接台阶，将第一零件与第二零件相抵，使搭接台阶和超出第一零件边缘的接头锁底形成三角形空腔。
优选地，超出第一零件边缘的接头锁底上端面为斜面。
优选地，斜面的倾斜角度为5～8°。
优选地，超出第一零件边缘的接头锁底上端面部分与搭接台阶水平搭接，超出第一零件边缘的接头锁底上端面的剩余部分为斜面。
优选地，斜面的倾斜角度为5～8°。
优选地，水平搭接的部分靠近第一零件边缘。
优选地，超出第一零件边缘接头锁底上端面与搭接台阶水平搭接的长度为0.3～0.5mm。
优选地，搭接台阶的长度与超出第一零件边缘的接头锁底长度相同。
优选地，搭接台阶高度等于接头锁底超出部分到第一零件的垂直高度。
优选地，搭接台阶的高度为0.5～1mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提供了一种电子束焊接头设计方法，在焊接接头和搭接台阶处形成了的三角形空腔，可以更加高效的排出焊缝根部残留的气体和焊接时产生的高压蒸汽，焊接时配合扫描函数可以更高有效的防止焊接气孔缺陷的产生，同时焊接接头在机械加工时可以方便加工完成，无需安排多余的加工工序，加工效率更高，接头锁底超出部分上端面低于未超出接头锁底部分的上端面，防止接头锁底在焊后机加工去除时由于刀具的挤压形成紧贴于零件背面的残留金属皮，影响后续无损检验的判断。
进一步地，超出第一零件边缘的接头锁底上端面为斜面，有助于环形零件的顺利装配，降低零件装配难度。
附图说明
图1为现有电子束焊接头设计方法；
图2为本发明一种电子束焊接头设计形式示意图；
图3为本发明另一种电子束焊接头设计形式示意图；
图4为图3A处放大图；
图5为本发明接头锁底结构示意图；
图6为现有技术接头锁底结构示意图；
图中1-第一零件，2-第二零件，3-接头锁底，4-搭接台阶，5-待焊接头。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图2所示，本发明提供了一种电子束焊接头设计方法，包括：
在第一零件1上加工接头锁底3，所述接头锁底3部分超出第一零件1边缘，所述接头锁底3超出部分上端面低于未超出接头锁底3部分的上端面；
在第二零件2上加工搭接台阶4，将第一零件1与第二零件2相抵，使搭接台阶4和超出第一零件1边缘的接头锁底3形成三角形空腔。
实现了如下技术效果：
在待焊接头5搭接处形成了一个沿焊缝长度方向连续分布的楔形排气腔，可以更加高效的排出焊缝根部残留的气体和焊接时产生的高压蒸汽，焊接时配合扫描函数可以更高有效的防止焊接气孔缺陷的产生。
在待焊接头5机械加工时可以方便加工完成，无需安排多余的加工工序，加工效率更高。
接头锁底3搭接部分相对母材厚度下移，可以防止接头锁底3在焊后机加工去除时由于刀具的挤压形成紧贴于零件背面的残留金属皮，影响后续无损检验的判断。
接头锁底3搭接面倾斜设计可以有助于环形零件的顺利装配，降低零件装配难度。
实施例1
对于形位尺寸要求不高或者预留较多表面加工余量的零件：
1在第一零件1接头背面加工接头锁底3，接头锁底3搭接面比第一零件1母材低0.5～1mm，接头锁底3搭接面加工成斜面，倾斜角度5～8°。
斜面可以直接从焊缝根部开始向外延伸，如图2所示；
2在第二零件2接头背面加工与第一零件1上超出边缘部分的焊接锁底长度相同，突出高度相同，为0.5～1mm的搭接台阶4；
3零件电子束焊接完成后沿图2中虚线加工去除接头锁底3及搭接台阶4。
实施例2
对于形位尺寸要求严格的零件：
1在第一零件1接头背面加工接头锁底3，接头锁底3搭接面比第一零件1母材低0.5～1mm，接头锁底3搭接面加工成斜面，倾斜角度5～8°。
接头设计如图3所示：第一零件1接头锁底3根部保留如图4中A处放大图所示的长度0.3～0.5mm的水平搭接段，选择焊接参数时要求该水平搭接段必须能够完全熔化，剩余长度上加工成倾斜角度5～8°斜面；
2在第二零件2接头背面加工与第一零件1上焊接锁底长度相同，突出高度相同0.5～1mm的搭接台阶4；
3零件电子束焊接完成后沿图3中虚线加工去除接头锁底3及搭接台阶4。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。
Claims (10)
1.一种电子束焊接头设计方法，其特征在于，包括：
在第一零件(1)上加工接头锁底(3)，所述接头锁底(3)部分超出第一零件(1)边缘，所述接头锁底(3)超出部分上端面低于未超出接头锁底(3)部分的上端面；
在第二零件(2)上加工搭接台阶(4)，将第一零件(1)与第二零件(2)相抵，使搭接台阶(4)和超出第一零件(1)边缘的接头锁底(3)形成三角形空腔。
2.根据权利要求1所述的一种电子束焊接头设计方法，其特征在于，超出第一零件(1)边缘的接头锁底(3)上端面为斜面。
3.根据权利要求2所述的一种电子束焊接头设计方法，其特征在于，所述斜面的倾斜角度为5～8°。
4.根据权利要求1所述的一种电子束焊接头设计方法，其特征在于，超出第一零件(1)边缘的接头锁底(3)上端面部分与搭接台阶(4)水平搭接，超出第一零件(1)边缘的接头锁底(3)上端面的剩余部分为斜面。
5.根据权利要求4所述的一种电子束焊接头设计方法，其特征在于，所述斜面的倾斜角度为5～8°。
6.根据权利要求4所述的一种电子束焊接头设计方法，其特征在于，所述水平搭接的部分靠近第一零件(1)边缘。
7.根据权利要求4所述的一种电子束焊接头设计方法，其特征在于，超出第一零件(1)边缘接头锁底(3)上端面与搭接台阶(4)水平搭接的长度为0.3～0.5mm。
8.根据权利要求1所述的一种电子束焊接头设计方法，其特征在于，所述搭接台阶(4)的长度与超出第一零件(1)边缘的接头锁底(3)长度相同。
9.根据权利要求1所述的一种电子束焊接头设计方法，其特征在于，所述搭接台阶(4)高度等于接头锁底(3)超出部分到第一零件(1)的垂直高度。
10.根据权利要求9所述的一种电子束焊接头设计方法，其特征在于，所述搭接台阶(4)的高度为0.5～1mm。
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