RU2644491C2 - Method of electron-beam welding of titanium alloy ring compounds - Google Patents

Method of electron-beam welding of titanium alloy ring compounds Download PDF

Info

Publication number
RU2644491C2
RU2644491C2 RU2016118569A RU2016118569A RU2644491C2 RU 2644491 C2 RU2644491 C2 RU 2644491C2 RU 2016118569 A RU2016118569 A RU 2016118569A RU 2016118569 A RU2016118569 A RU 2016118569A RU 2644491 C2 RU2644491 C2 RU 2644491C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
welded
welding
electron beam
edges
electron
Prior art date
Application number
RU2016118569A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016118569A (en
Inventor
Александр Владимирович Гребенщиков
Александр Иванович Портных
Лариса Павловна Шуваева
Михаил Вячеславович Ерёмин
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (ФГУП "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (ФГУП "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (ФГУП "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева")
Priority to RU2016118569A priority Critical patent/RU2644491C2/en
Publication of RU2016118569A publication Critical patent/RU2016118569A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2644491C2 publication Critical patent/RU2644491C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/02Control circuits therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/02Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to soldering or welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K33/00Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to a method of electron-beam welding (EBW) of annular seams in a vacuum of titanium alloys. The method includes preparing the edges for welding, assembling them end to end, melting with an electron beam of the welded seam. Edge preparation is carried out with ensuring a radial gap between the backing element and the welded seam. The gap is formed by the preliminary groove of the parts to be seamed, and the backing element is a part of one of the seamed parts after its groove. Electron-beam welding is then performed using a circular sweep of the beam. The sharp focus of the electron beam is located above the surface of the welded article. The gap between the welded edges and the backing element is between 0.5 and 1 times the thickness of the seam to be welded. Electron beam with circular sweep is focused above the surface of the article at a distance from the surface of the welded edges to the point of sharp focus of beam not less than 2 and not more than 3 thickness of the welded seam.
EFFECT: invention allows to get the smooth formation of the reverse roller, to exclude ingress of welding products in the internal cavity of article, and electron beam - on the surface of parts behind the welded seam, thereby improving ring welding seam.
2 dwg

Description

Изобретение относится к способу электронно-лучевой сварки (ЭЛС) кольцевых швов в вакууме титановых сплавов, в частности к ЭЛС с применением развертки электронного луча.The invention relates to a method of electron beam welding (ELS) of annular welds in a vacuum of titanium alloys, in particular to an ELS using an electron beam scan.

Известна технология сварки с полным проплавлением свариваемого стыка («Электронно-лучевая сварка», под редакцией академика Б.Е. Патона, академия наук Украинской ССР, институт электросварки им. Е.О. Патона, 1987, стр. 57-62).Это наиболее надежный и простой способ, позволяющий исключить корневые дефекты, уменьшить вероятность образования пор и раковин, свести к минимуму условия деформации.Known welding technology with full penetration of the welded joint ("Electron beam welding", edited by academician B.E. Paton, Academy of Sciences of the Ukrainian SSR, Institute of Electric Welding named after E.O. Paton, 1987, pp. 57-62). This the most reliable and easiest way to eliminate root defects, reduce the likelihood of pores and shells, and minimize deformation conditions.

Недостатком данного способа является возможность вытеснения металла во внутреннею полость, попадание электронного луча (ЭЛ), проходящего сквозь стык, на обратную поверхность детали.The disadvantage of this method is the possibility of displacing the metal into the internal cavity, hit by an electron beam (EL) passing through the joint, on the back surface of the part.

Известен способ электронно-лучевой сварки труб, при котором сварку выполняют с колебаниями электронного луча поперек и вдоль стыка. Данный способ обеспечивает уменьшение объема сварочной ванны, что исключает провисание сварного шва, образование прожогов и свищей, облегчает настройку ЭЛ на свариваемый стык за счет использования развертки (Патент №2259906, МПК B23K 15/04).A known method of electron beam welding of pipes, in which welding is performed with oscillations of the electron beam across and along the joint. This method provides a reduction in the volume of the weld pool, which eliminates the sagging of the weld, the formation of burns and fistulas, facilitates the adjustment of EL to the welded joint by using a reamer (Patent No. 2259906, IPC B23K 15/04).

Недостатком известного способа ЭЛС является использование сфокусированного пятна нагрева, формирование узкого парогазодинамического канала, приводящего к разбрызгиванию свариваемого металла. Кроме того, стыковое соединение без подкладного элемента не исключает попадания электронного луча на внутренние поверхности деталей.The disadvantage of this method of ELS is the use of a focused heating spot, the formation of a narrow vapor-gas-dynamic channel, leading to spraying of the weld metal. In addition, a butt joint without a liner does not preclude the electron beam from entering the internal surfaces of the parts.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ ЭЛС труб, при котором на боковой поверхности одной из труб выполняется кольцевой выступ с поперечным сечением в виде равнобедренного треугольника. Торцы на конце труб срезаются под углом и стыкуются. Затем за один оборот стыка выполняется сварка концентрированным лучом. Данный способ удешевляет процесс ЭЛС толстостенных труб за счет отказа от применения присадки, а также повышает прочностные и коррозионные свойства (Патент №2285599, МПК B23K 31/02, B23K 15/02, B23K 33/00, B23K 101/06).The closest analogue of the claimed invention is a method of ELS pipes, in which an annular protrusion with a cross section in the form of an isosceles triangle is made on the lateral surface of one of the pipes. The ends at the end of the pipes are cut at an angle and joined. Then, in one revolution of the joint, welding with a concentrated beam is performed. This method reduces the cost of the ELS process of thick-walled pipes due to the rejection of the additive, and also increases the strength and corrosion properties (Patent No. 2285599, IPC B23K 31/02, B23K 15/02, B23K 33/00, B23K 101/06).

Однако т.к. при сварке используется концентрированный электронный луч, происходит разбрызгивание свариваемого металла и его попадание во внутренние полости сборочной единицы, что при условии недоступности зачистки по внутреннему контуру соединения является недопустимым.However, since when welding, a concentrated electron beam is used, the welded metal is sprayed and gets into the internal cavities of the assembly unit, which, provided that stripping is not available along the internal contour of the connection, is unacceptable.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является получение плавного формирования обратного валика и исключение попадания продуктов сварки во внутренние полости изделия, а электронного луча - на поверхности деталей за сварным соединением, повышение качества кольцевого сварного соединения.The technical result, the achievement of which the present invention is directed, is to obtain a smooth formation of the reverse roller and to prevent the ingress of welding products into the internal cavities of the product, and the electron beam on the surface of the parts behind the welded joint, improving the quality of the ring welded joint.

Данный технический результат достигается с помощью электронно-лучевой сварки кольцевых соединений титановых сплавов. Способ включает подготовку кромок под сварку, сборку их встык, плавление электронным лучом свариваемого стыка. Подготовку кромок выполняют с обеспечением радиального зазора между подкладным элементом и свариваемым стыком. Причем зазор образован предварительной проточкой стыкуемых деталей, а подкладным элементом служит часть одной из стыкуемых деталей после ее проточки.This technical result is achieved by electron beam welding of ring compounds of titanium alloys. The method includes preparing the edges for welding, assembling them end-to-end, melting the welded joint with the electron beam. The preparation of the edges is carried out with a radial clearance between the backing element and the welded joint. Moreover, the gap is formed by a preliminary groove of the joined parts, and a part of one of the joined parts after its groove serves as a backing element.

Затем осуществляют электронно-лучевую сварку, используя круговую развертку пучка. При этом острый фокус электронного луча находится выше поверхности свариваемого изделия. Величина зазора между свариваемыми кромками и подкладным элементом составляет от 0,5 до 1 толщины свариваемого стыка в). Электронный пучок с круговой разверткой фокусируют выше поверхности изделия на расстоянии от поверхности свариваемых кромок до точки острой фокусировки луча не менее 2 и не более 3 толщин свариваемого стыка.Then carry out electron beam welding using a circular scan of the beam. In this case, the sharp focus of the electron beam is located above the surface of the welded product. The gap between the welded edges and the backing element is from 0.5 to 1 thickness of the welded joint c). The electron beam with a circular scan focus above the surface of the product at a distance from the surface of the welded edges to the point of sharp focus of the beam of not less than 2 and not more than 3 thicknesses of the welded joint.

Использование развертки электронного луча позволяет расширить корневую часть сварочной ванны. Перефокусировка луча и, как следствие этого, расширение сварочной ванны и уменьшение давления в канале плавления исключают выход концентрированного электронного луча во внутреннюю полость изделия.Using the sweep of the electron beam allows you to expand the root of the weld pool. Refocusing the beam and, as a consequence of this, expanding the weld pool and reducing the pressure in the melting channel preclude the exit of the concentrated electron beam into the internal cavity of the product.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 изображено свариваемое соединение, на фиг. 2 - расположение точки острой фокусировки луча.The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a weldable joint; FIG. 2 - location of the point of sharp focus of the beam.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Кольцевое соединение собирают без разделки кромок и с зазором не более 0,1 мм. Под свариваемым стыком располагается подкладной элемент, который исключает образование технологического непровара и обеспечивает возможность плавного формирования корневого валика. Подкладным элементом служит предварительно проточенная часть одной из стыкуемых деталей. Размер зазора между свариваемыми кромками и подкладным элементом а) определен опытным путем для исключения влияния подкладного элемента на формирование сварочной ванны.An annular joint is assembled without cutting edges and with a gap of not more than 0.1 mm. Under the welded joint there is a backing element, which eliminates the formation of technological lack of penetration and provides the possibility of smooth formation of the root bead. A pre-machined part of one of the joined parts serves as a backing element. The size of the gap between the welded edges and the underlay element a) is determined empirically to exclude the influence of the underlay element on the formation of the weld pool.

Сварку собранного стыка выполняют электронным пучком с использованием развертки по окружности с частотой 600-800 Гц. При этом острый фокус находится над поверхностью изделия, что позволяет обеспечить плавное формирование корневого валика (проплава). Расстояние фокусировки луча h для оптимального соединения определено также опытным путем.Welding of the assembled joint is performed by an electron beam using a circular scan with a frequency of 600-800 Hz. In this case, a sharp focus is located above the surface of the product, which allows for smooth formation of the root bead (melt). The beam focusing distance h for optimal connection was also determined empirically.

Пример осуществления способа.An example implementation of the method.

На промышленной электронно-лучевой установке ЭЛУ-9 с технологической аппаратурой ЭЛТА 60/15 выполняют сварку деталей, например, из титанового сплава ВТ6-С. Свариваемый диаметр 25,5 мм, толщина стыкуемой кромки 2,7 мм.Welding of parts, for example, of VT6-S titanium alloy, is performed on an ELU-9 industrial electron-beam installation with ELTA 60/15 technological equipment. The welded diameter is 25.5 mm, the thickness of the joined edge is 2.7 mm.

Устанавливают следующие параметры сварки: Uсв.=60 кВт, Iсв.=12 мА, Vсв.=17 м/ч, развертка луча ∅1,0 мм с частотой 800 Гц. После сварки выполняют контроль качества сварного соединения:Set the following welding parameters: U St. = 60 kW, I St. = 12 mA, V St. = 17 m / h, beam scan ∅1.0 mm with a frequency of 800 Hz. After welding, quality control of the welded joint is performed:

- способом визуально измерительного контроля (ВИК);- a method of visually measuring control (VIC);

- рентгеноконтролем;- x-ray control;

- испытанием на прочность водой;- water strength test;

- испытанием на герметичность воздухом в аквариуме;- air tightness test in an aquarium;

- испытанием на проницаемость воздушно-гелиевой смесью (ВГС).- permeability test with air-helium mixture (HCV).

По результатам испытаний качество сварного соединения соответствует установленным требованиям.According to the test results, the quality of the welded joint meets the established requirements.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет получить плавное формирование обратного валика, исключить попадание продуктов сварки во внутренние полости изделия, а электронного луча - на поверхности деталей за сварным соединением, тем самым повысить качество кольцевого сварного соединения.Thus, the present invention allows to obtain a smooth formation of the reverse roller, to prevent the ingress of welding products into the internal cavities of the product, and the electron beam on the surface of the parts behind the welded joint, thereby improving the quality of the ring welded joint.

Claims (1)

Способ электронно-лучевой сварки кольцевого соединения титанового сплава, включающий разделку кромок под сварку, сборку стыка и сварку электронным лучом с расположением острого фокуса электронного луча выше поверхности свариваемого изделия и использование круговой развертки электронного пучка, отличающийся тем, что разделку кромок осуществляют путем проточки части кромок с образованием подкладного элемента, которым служит часть одной из стыкуемых деталей после ее проточки, и радиального зазора между частью одной из стыкуемых деталей и свариваемым стыком, при этом величина зазора между свариваемыми кромками и подкладным элементом составляет от 0,5 до 1 толщины свариваемого стыка, а электронный пучок с круговой разверткой фокусируют на расстоянии от поверхности свариваемых кромок до точки острой фокусировки луча не менее 2 и не более 3 толщин свариваемого стыка.A method of electron beam welding of a ring joint of a titanium alloy, including cutting edges for welding, assembling a joint and welding with an electron beam with the sharp focus of the electron beam above the surface of the welded product and using a circular scan of the electron beam, characterized in that the edges are cut by grooving a part of the edges with the formation of a backing element, which serves as part of one of the joined parts after its groove, and a radial clearance between the part of one of the joined parts and the welded joint, while the gap between the welded edges and the backing element is from 0.5 to 1 the thickness of the welded joint, and the electron beam with a circular scan is focused at a distance from the surface of the welded edges to the point of sharp beam focusing of at least 2 and no more 3 thicknesses of the welded joint.
RU2016118569A 2016-05-12 2016-05-12 Method of electron-beam welding of titanium alloy ring compounds RU2644491C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016118569A RU2644491C2 (en) 2016-05-12 2016-05-12 Method of electron-beam welding of titanium alloy ring compounds

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016118569A RU2644491C2 (en) 2016-05-12 2016-05-12 Method of electron-beam welding of titanium alloy ring compounds

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016118569A RU2016118569A (en) 2017-11-16
RU2644491C2 true RU2644491C2 (en) 2018-02-12

Family

ID=60328298

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016118569A RU2644491C2 (en) 2016-05-12 2016-05-12 Method of electron-beam welding of titanium alloy ring compounds

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2644491C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708724C1 (en) * 2019-05-15 2019-12-11 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (НИ ТГУ) Method of electron-beam welding of annular connection of thin-wall shell with cylindrical cover, made of high-strength aluminum alloys

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0332476A (en) * 1989-06-29 1991-02-13 Mitsubishi Motors Corp Structure of electron beam weld zone
RU2285599C1 (en) * 2005-03-31 2006-10-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н.А. Доллежаля" Tube electron-beam welding method
RU2448821C1 (en) * 2010-11-30 2012-04-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ МЭИ") Method of welding by electronic beam
CN105014293A (en) * 2015-07-17 2015-11-04 西安航空动力股份有限公司 Welding lap joint structure and method for thin-wall pipes
JP2016003734A (en) * 2014-06-18 2016-01-12 Ntn株式会社 Outer joint member of constant velocity universal joint, and outer joint member

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0332476A (en) * 1989-06-29 1991-02-13 Mitsubishi Motors Corp Structure of electron beam weld zone
RU2285599C1 (en) * 2005-03-31 2006-10-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н.А. Доллежаля" Tube electron-beam welding method
RU2448821C1 (en) * 2010-11-30 2012-04-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ МЭИ") Method of welding by electronic beam
JP2016003734A (en) * 2014-06-18 2016-01-12 Ntn株式会社 Outer joint member of constant velocity universal joint, and outer joint member
CN105014293A (en) * 2015-07-17 2015-11-04 西安航空动力股份有限公司 Welding lap joint structure and method for thin-wall pipes

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708724C1 (en) * 2019-05-15 2019-12-11 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (НИ ТГУ) Method of electron-beam welding of annular connection of thin-wall shell with cylindrical cover, made of high-strength aluminum alloys

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016118569A (en) 2017-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9308602B2 (en) Laser lap welding method
CN109732210B (en) Automatic welding method and device for galvanometer laser-hot wire composite pipeline
JP2012011465A (en) Hybrid laser arc welding process and apparatus
CN104096954A (en) Double two-sided synchronous tungsten electrode high-frequency pulse argon arc welding butt welding method
CN105643103A (en) Galvanized steel sheet laser lapping welding method
US20130136940A1 (en) Welding system, welding process, and welded article
DK2954969T3 (en) MULTI-ELECTRODE ELECTROGAS ELECTROGAS WELDING PROCEDURE FOR THICK STEEL PLATES AND MULTI-ELECTRODE ELECTROGAS PERFERENCE ARC WELDING PROCEDURE FOR STEEL
JP2014018804A (en) One side welding method
RU2285599C1 (en) Tube electron-beam welding method
CN105728963A (en) Repair welding technology for grey cast iron
US9221121B2 (en) Welding process for welding three elements using two angled energy beams
RU2679858C1 (en) Method of hybrid laser-arc welding of steel thick-walled structures
US10688594B2 (en) Fuel supply pipe assembly device
RU2644491C2 (en) Method of electron-beam welding of titanium alloy ring compounds
CN109332899A (en) A kind of method of pipeline narrow gap scanning galvanometer laser-heating wire TIG composite welding
JP2017124422A (en) Laser arc hybrid welding method
RU2635637C1 (en) Method of electron-beam welding of parts
RU2708724C1 (en) Method of electron-beam welding of annular connection of thin-wall shell with cylindrical cover, made of high-strength aluminum alloys
RU2706988C1 (en) Method of multilayer hybrid laser-arc welding of steel clad pipes
RU2668625C1 (en) Formulated pipe stock butt joint laser-arc welding with consumable electrode method in an atmosphere of shielding gas
US6180918B1 (en) Method for making a welded joint
JPH06198472A (en) High-speed laser beam welding method
RU2617807C1 (en) Method of diffusion welding of tube titan-stainless steel adaptors
RU2668648C2 (en) Method of electron beam welding
RU2688350C1 (en) Method of hybrid laser-arc welding with steel clad pipes deposition

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20190905