[發明專利]一種不銹鋼筒體真空電子束焊接方法

無效

• 申請號: 201210204284.7
• 申請日: 2012-06-20
• 公開（公告）號: CN103506751A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 潘麗華;王勇;沈慧萍
• 申請（專利權）人: 上海新力動力設備研究所
• 主分類號: B23K15/00
• 分類號: B23K15/00
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 金家山

技術領域

本發明涉及焊接技術領域，具體涉及一種不銹鋼筒體真空電子束焊接方法。

背景技術

00Cr19Ni11是一種奧氏體型不銹鋼，比0Cr19Ni9碳含量更低的鋼，耐晶間腐蝕性優越，為焊接后不進行熱處理部件類。

某型號燃料箱筒體采用上述不銹鋼作為原材料，筒體的設計結構如附圖1，筒體內腔裝填某種燃料，燃料的移動則通過活塞沿筒體內壁的單向推動實現，而活塞則由導向環作為移動的導向。為了確保燃料的利用率，要求活塞與筒體內壁的間隙盡可能小，以減少活塞與筒體之間因存在間隙而殘留燃料，因此，不僅要求筒體有很高的橢圓度，而且要求其內壁表面粗糙度為0.125，達到鏡面要求。然而由于受加工工藝所限，無法實現筒體的整體加工，為此，在不影響筒體使用性能的前提下，將筒體分割成旋壓筒體和封頭兩部分，如附圖2，再將旋壓筒體和封頭經電子束焊組焊，焊縫經X光無損探傷檢驗合格后，再進行機械切削精加工至筒體最終尺寸精度。

然而如圖3所示，焊接形成的焊縫背面余高超差。

發明內容

圖1是本發明的燃料箱筒體結構示意圖；

圖2是本發明燃料箱筒體的焊接接頭示意圖，右側為筒體與封頭對接接頭的局部側視放大圖；

圖3?是本發明中提及的焊縫余高超出允許范圍的示意圖（圖中h1＞0.75mm）；

圖4?是筒體深熔焊階段焊接位置示意圖。

圖2中1是旋壓筒體，2是封頭。

具體實施方式

由背景技術可知，焊接采用00Cr19Ni11為材料的不銹鋼筒體形成的焊縫余高過高。發明人經過研究發現，00Cr19Ni11雖然有較好的焊接性，但是與其它的結構鋼比較，其熔池流動性差，且散熱慢，因此對于不銹鋼材料，在進行環縫對接焊時，由于存在起弧和收弧，造成局部熱量重復輸入，使得局部熱量過高，從而導致焊縫背面余高超差，如附圖3，超差的余高又由于受結構所限，無法通過機械打磨方式去除，導致筒體不能按合格產品交付使用。

發明人經過進一步研究，在本發明中提供一種不銹鋼筒體真空電子束焊接方法，所提供的方法在整條接縫的焊接過程中，通過改變焊接速度，即改變焊接線能量的方式，使不同部位得到的線能量不同，從而達到控制焊縫成形，即控制焊縫背面余高的目的。

本發明是通過如下步驟實現：

步驟一、?清理加工到尺寸精度的旋壓筒體和封頭，分別用砂皮打磨待焊部位，寬度不小于10mm，打磨至金屬光澤，然后用無水酒精清潔待焊部位；

步驟二、用裝焊工裝將旋壓筒體和封頭對接裝配在一起，控制對接處錯邊量≤0.15mm，然后將裝配到位的待焊組件裝夾在電子束焊機的回轉裝置上；

步驟三、將待焊組件開進真空室，抽真空，真空度到達5×10^-4mbar后，對筒體組件進行真空電子束焊接，焊接過程中焊接速度變化；

本實施例中，所述焊接依次包括定位焊、深熔焊和修飾焊，所述深熔焊過程中，焊接速度增大。圖4中，01區從0°-A為工件空轉階段；02區從A到C為深熔焊前的電流上升階段；03區為深熔焊階段；04區從C到D為深熔焊后的電流下降階段。如圖4所示，從C位置沿逆時針方向焊接至位置B，焊接速度相對較小，以焊縫背面焊透且余高不超標為原則，而從B→C，由于這一段在電流上升階段就已經焊透，且00Cr19Ni11這種不銹鋼材料散熱慢，造成從B→C局部熱量重復輸入時，使得局部熱量過高，從而導致焊縫背面余高超差，為此從B→C，通過增大焊接速度的方式來降低該區域的熱量輸入。本發明即通過理論分析和實驗驗證來選擇最佳的焊接速度。

采用表1所提供的焊接參數可以得到品質滿足工藝要求的焊接產品。

表1?真空電子束焊焊接參數

需要說明的是：表中深熔焊時的焊接速度是變化的，其中，從起弧至深熔焊352°的焊接速度為40mm/s，剩余的8°至電流下降結束，焊接速度為45mm/s。

步驟四、電子束焊接結束后，檢查焊縫外觀質量；

步驟五、確認焊縫表面無目視可見缺陷后，真空室進氣，將焊接完成的工件開出真空室，并取下工件；

步驟六、拆除工裝后檢查焊縫背面質量，以不存在突出筒體內壁高度的焊漏為自檢合格，完成焊接工序。

下面例舉實例

本發明在某型燃料箱筒體上實施，待焊處外徑212mm，待焊處筒體壁厚6.45mm，材料牌號為00Cr19Ni11，燃料箱筒體結構形式如附圖1所示。具體方法如下：

接頭加工：焊接接頭均加工成如附圖2所示的結構型式。