[發明專利]一種高比重合金電子束焊接填充材料及方法

在審

• 申請號: 201810033160.4
• 申請日: 2018-01-14
• 公開（公告）號: CN108406076A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 王廷;李寧;吳貫之;李賢齊;蔣思遠;馮吉才
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: B23K15/00
• 分類號: B23K15/00;B23K15/06;B23K35/30
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本發明屬于難熔金屬材料的焊接領域，涉及一種高比重合金的無裂紋電子束焊接方法。本發明通過添加自制填充層實現了難熔的高比重合金的焊接。本發明的步驟如下：將自制填充層薄板作為兩塊高比重合金板之間的中間層組成待焊件，電子束焊接時，電子束流正對自制填充層薄板的中間，焊接速度為300mm/min~1000mm/min、加速電壓為60~150kV、電子束流為10mA~100mA、掃描頻率X=0~500Hz，Y=0~500Hz。該法能夠得到無裂紋的高比重合金焊接接頭，抗拉強度≥590MPa，屈服強度≥400MPa。

技術領域

本發明屬于難熔金屬焊接領域，具體涉及一種高比重合金材料的電子束焊接方法。

背景技術

高比重合金由于其密度高、抗拉強度高、延性好、良好的吸收射線的能力、良好的電性能、良好的導熱性及較低的線膨脹系數以及良好的耐腐蝕性與抗氧化性等優點被廣泛應用于航空航天等尖端科學技術中。陀螺儀的轉子材料，陀螺儀是飛機、人造衛星、各種導彈、宇宙飛船和核潛艇的導航和控制系統的大腦，陀螺儀的穩定性隨著回轉體的質量的增加而提高，采用高密度合金作為陀螺儀轉子可使其穩定性和控制精度大大提高；飛機上的慣性旋轉原件及發動機上的平衡配重等。在實際過程中通常采用焊接的方法實現高比重合金的固定連接，但是高比重合金的焊接存在很大問題，很難通過普通的熔化焊實現焊接。此時電子束焊接因為它的能量密度高，焊接精度好，焊縫成型好等優點在實現高比重合金的焊接中具有很好的作用。

發明內容

本發明的目的是為了實現高比重合金材料的高質量焊接，提供一種高比重合金金屬材料的無裂紋電子束焊接方法。

本發明的焊接方法按以下步驟實現：一、將待焊寬度為0.1mm~0.8mm的自制填充層薄板（2）和高比重合金金屬板（1）先放在丙酮中超聲清洗5min~10min，然后烘干；二、將自制填充層薄板（2）作為中間層置于兩塊待焊高比重合金金屬板（1）之間，組成待焊件；三、將待焊件用夾具剛性固定于電子束焊接真空室內，進行電子束焊接，所述真空室的真空度為1×10-4~5.0×10-2Pa，先采用電子束在兩端點焊固定，使中間層自制填充層薄板（2）與兩塊待焊高比重合金金屬板（1）的間隙為0.05mm~0.10mm，點焊焊接參數：加速電壓為60~150kV、表面聚焦、電子束流為3~10mA；四、正式焊接時電子束流（3）正對自制填充層薄板（2）的中間位置，焊接參數：焊接速度為300mm/min~1000mm/min、加速電壓為60~150kV、電子束流為10mA~100mA、掃描頻率X=0~500Hz，Y=0~500Hz。

上述的步驟一中的自制填充層薄板（2）的成分為：Ni質量分數50~85%，Cr質量分數10%~30%，Fe質量分數 5%~20%。寬度為0.1mm~0.8mm。

上述的步驟三中自制填充層薄板（2）與兩塊待焊高比重合金金屬板（1）的間隙為0.05mm~0.10mm；電子束焊接真空室的真空度為1×10-4~5.0×10-2Pa；點焊時焊接參數：加速電壓為60~150kV、表面聚焦、電子束流為3~10mA。

上述的步驟四中正式焊接時電子束流（3）正對自制填充層薄板（2）的中間位置，不進行偏束；焊接參數：焊接速度為300mm/min~1000mm/min、加速電壓為60~150kV、電子束流為10mA~100mA、掃描頻率X=0~500Hz，Y=0~500Hz。

本發明采用自制填充層板作為中間層，能夠改變高比重合金材料直接焊接過程中作為基體相的Fe、Ni等元素在焊接過程中直接揮發嚴重影響材料連接的情況，能夠通過填充層自制填充層的熔化實現兩側高比重合金材料的連接，獲得無裂紋的電子束焊接接頭。本發明制備的同種高熔點高比重合金材料接頭無裂縫，抗拉強度≥590MPa，屈服強度≥400MPa。

附圖說明

圖1是待焊件的結構示意圖；

圖2是電子束流作用位置示意圖；