[發明專利]一種3D打印高溫合金管道結構電子束焊接方法

在審

• 申請號: 201711262428.3
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN108161204A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 朱冬妹;胡曉勇;沈華;許爽;劉嶺;李明亮
• 申請（專利權）人: 北京星航機電裝備有限公司
• 主分類號: B23K15/00
• 分類號: B23K15/00;B23K15/06;B33Y30/00
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 王雪芬

1.一種3D打印高溫合金管道結構電子束焊接方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步、焊接面處理：采用機械加工方法，將待焊接的試件在焊接面10mm內均進行加工，保證其表面粗糙度Ra最大允許值為3.2μm，且對接面平整、光潔、無毛刺，并保持棱角；

第二步、焊前準備：將待焊接試件進行吹砂處理，吹砂后待試件焊接前8h以內采用不銹鋼絲刷將待焊部位內外表面距離對焊面10mm范圍進行打磨，使其露出金屬光澤，且不破壞對接尖角，最后采用丙酮或者無水乙醇擦拭干凈，去除零件表面油污、非金屬雜質；

第三步、裝配：使用工裝裝配待焊接試件，保證待焊接試件的焊接面對齊、夾緊并固定，兩焊接試件焊接面間隙不大于0.1mm，錯邊不大于0.1mm，局部任意100mm內累計長度不大于20mm范圍內間隙和錯邊均不大于0.15mm；

第四步、氬弧焊定位焊：采用手工氬弧焊對零件進行定位焊，定位焊時對焊縫正反面通氬氣進行保護，定位焊后采用不銹鋼絲刷對定位焊點進行打磨，然后采用白稠布蘸丙酮或者無水乙醇擦拭干凈；

第五步：電子束焊接；

第六步：焊后質量檢查。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，第五步具體包括：

1)采用高壓真空電子束焊機，將焊接夾具放置在焊機的焊接平臺上并固定，當電子束槍真空度優于1×10^-5mbar，真空室真空度優于7×10^-4mbar后開始焊接；

2)電子束定位焊：真空度滿足要求后，先采用電子束流找出焊接軌跡，即保證電子束斑點位于焊縫中間位置，然后對待焊接試件進行定位焊，定位焊長度約5mm～10mm，間距20mm～30mm；

定位焊工藝參數：

加速電壓：U_b＝140kV

聚焦電流：Ic＝1955mA-1965mA

電子束流：Ib＝3mA-6mA

焊接速度：V＝7mm/s

偏擺：X＝1.0mm；Y＝0mm

3)正式焊：定位焊后對焊縫進行正式焊接，正式焊接時起弧為100°～120°、熄弧距離均為180°～200°，正式焊接時采用圓形波且采用下聚焦的方式進行焊接；

正式焊工藝參數：

加速電壓：U_b＝140kV

聚焦電流：Ic＝1955mA-1965mA

電子束流：Ib＝24mA-26mA

焊接速度：V＝13mm/s

偏擺：X＝0.5mm；Y＝0.5mm

掃描頻率f＝200Hz

4)修飾焊：修飾焊視焊縫表面成形情況進行，若表面不存在超過0.2mm的凹陷，則不進行修飾焊；若焊縫表面超過半圈存在大于0.2mm的凹陷，則正式焊接后對焊縫進行修飾焊，修飾焊起弧、熄弧距離均與正式焊一致，修飾焊接時采用圓形波且采用上聚焦的方式進行焊接；

修飾焊工藝參數：

加速電壓：U_b＝140kV

聚焦電流：Ic＝2015mA-2025mA

電子束流：Ib＝12mA-14mA

焊接速度：V＝13mm/s

偏擺：X＝1.0mm-1.5mm；Y＝1.0mm-1.5mm

掃描頻率f＝200Hz

5)焊后將試件在電子束真空艙內冷卻10min～15min后再打開真空艙門，待試件完全冷卻后松開夾具取出試件。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，第六步具體包括：

1)焊后采用目視或借助于10倍以下放大鏡對電子束焊縫進行外觀質量檢查，保證焊縫表面無裂紋、未熔合、氣孔、咬邊、凹陷缺陷；

2)焊后采用X射線對電子束焊縫進行無損檢測，焊縫質量滿足GJB1718A-2005中I級焊縫要求；

3)對電子束焊縫制取常溫拉伸試件，進行接頭常溫拉伸力學性能測試，焊縫常溫拉伸強度達到母材的90％以上。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，第四步中定位焊時，氬氣流量為10L/min～15L/min，焊絲為HGH536，直徑為Ф1.6，焊接電流30A～50A，定位焊點3至4處。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述待焊接的試件管道壁厚為7mm。