[發明專利]一種非穿透電子束焊接止口結構及焊接方法

有效

• 申請號: 202010987917.0
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112192084B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 徐志明;鄭健生;祝華云;隋永楓;王宏澤;俞胤杰;屠瑤;謝健
• 申請（專利權）人: 杭州汽輪動力集團有限公司
• 主分類號: B23K33/00
• 分類號: B23K33/00;B23K15/06
• 代理公司: 北京精金石知識產權代理有限公司 11470
• 代理人: 楊蘭蘭

本發明公開了一種非穿透電子束焊接止口結構及焊接方法，包括：第一焊接件、第二焊接件、焊縫、止口；所述止口位于第一焊接件焊接面下方，為向內彎折的凸邊結構；所述第一焊接件、第二焊接件的焊接面之間設置有焊縫；所述止口外凸于所述第一焊接件下表面，截面呈水平放置的V型結構，靠所述第二焊接件的表面為配合面，結構為楔形槽；本發明優點在于：通過設計的楔形槽，上部形成輔助定位結構，降低裝配難度，槽體有利于消除氣孔缺陷，同時將焊接產生的缺陷引入到止口中，有效阻擋焊接飛濺物，避免了焊接飛濺物對零件使用造成的影響，減少了焊縫缺陷的產生。

技術領域

本發明涉及焊接技術領域，尤其涉及一種非穿透電子束焊接止口結構及焊接方法。

背景技術

真空電子束焊接是指在真空環境下，利用會聚的高速電子流轟擊焊縫處所產生的熱能使被焊金屬熔合的一種焊接方法，具有穿透能力強、焊接速度快、熱影響區小、焊接應力小、焊縫深寬比大、焊接質量好等特點，具有傳統焊接方法難以比擬的優勢。

現有技術中，由于焊接接頭區域熔合再結晶，一般情況下，接頭要比母材具有更好的抗靜載荷的能力，然而由于焊接過程中引入的各種缺陷使得焊接接頭的抗動載荷能力大大下降，這些大量存在的微裂紋，在外部載荷作用下疲勞裂紋更容易在此萌生和擴展，而這些缺陷和微裂紋往往存在在于焊縫的背面。在電子束非穿透焊中，焊縫內部出現的超標氣孔往往以焊縫底部的氣孔為主，在電子束未熔透情況下容易出現釘尖缺陷，這些釘尖缺陷不僅會造成焊縫底部凹凸不平，有些釘尖甚至插進基體金屬，釘尖缺陷的產生將導致焊縫底部產生氣孔和空洞。電子束未穿透焊接和保留背部高缺陷區域降低了電子束焊接質量，嚴重影響焊接零件的使用壽命。

中國專利CN106271173A公開了一種消除鈦合金電子束焊縫釘尖缺陷的方法，在進行電子束焊接過程中，通過增加單方向幅值的橢圓形函數，單位時間內束流在同一點停留的時間增加，來加劇電子束焊縫的攪拌效應，以橫切焊縫進行掃描的方式來消除焊縫釘尖缺陷。上述技術方案采用控制工藝參數的方式減少缺陷的產生，但是該方案在實際加工中，需要嚴格控制工藝參數，面對不同加工尺寸及材料時，均需要推導及實驗，才能確定最終設定值，而且系統對控制精度要求較高，整體成本比較大。同理的還有中國專利CN108857032A公開了一種球殼赤道焊縫的橫槍電子束補焊方法。該方法至少包括了確定補焊工藝區、打磨補焊工藝區、確定補焊點位線、在補焊工藝區補焊和確定輔助加熱區的方法步驟，該補焊方法通過設計補焊工藝區，采用基于焊縫表面寬度確定焊接中心位置的方法，保證補焊位置區域的準確性。該種方案采用了補焊的方法來消除缺陷，但二次焊縫易燒蝕零件主體，同時產生的飛濺物污染零件難于去除。中國專利CN110524101A采用了一種比較實驗法，通過測試找尋最合適的焊接參數，該方案與前述技術方案類似，需要大量時間及精力進行測試，在實際批量生產中并不適用。

中國專利CN106271007A公開了一種電子束焊接接頭結構，該結構是一種消除了焊縫接頭止口縫隙、增加了防焊接飛濺工藝槽的電子束焊接接頭結構。其結構包括：外筒體、防焊接飛濺工藝槽、工藝止口、內筒體。外筒體與內筒體零件采用對接接頭結構，接頭背面有防焊接飛濺工藝槽，工藝槽兩端通過兩個半圓平滑進行轉接。上述技術方案通過改進焊接處接口結構，增設工藝止口，防止焊接飛濺，可以應用于非穿透型電子束焊接改進為穿透型，但是該結構較為復雜，加工難度大，且排出的缺陷并沒有去除，導致在一些應用場景中并不適用，尤其是轉動的環形部件，同理的還包括中國專利CN106570295A，在焊接處單獨加裝有排氣槽，結構較為復雜，止口功能單一。

中國專利CN110508916A、CN111375880A均公開了在焊縫處下方設置的單側止口結構，不僅起到了拼裝定位的作用，同時可以讓電子束焊接穿過焊縫，改善底部缺陷，但是上述兩技術方案又存在缺陷及氣體無法排出的問題，這就導致焊接處質量下降，產生大量細小的裂紋，嚴重影響零件壽命。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種非穿透電子束焊接止口結構及焊接方法，能夠解決上述問題。

為此目的，本發明由如下技術方案實施。