[發明專利]一種獲取大厚度鈦合金電子束焊接平行型焊縫的工藝方法

在審

• 申請號: 202011318057.8
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112475582A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 熊建坤;許德星;徐健;楊林;吳海峰;楊建平;毛桂軍;王喆;何芬;聶甫恒;鐘玉;鄧傳印
• 申請（專利權）人: 東方電氣集團東方汽輪機有限公司
• 主分類號: B23K15/00
• 分類號: B23K15/00;B23K15/10
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 呂玲

本發明公開一種獲取大厚度鈦合金電子束焊接平行型焊縫的工藝方法，采用電子束非熔透焊縫焊接過程，使得電子束焊縫橫截面在焊縫熔深方向上呈平行型幾何特征形貌。該工藝方法獲得一種大厚度鈦合金電子束焊縫橫截面在熔深方向上呈平行型幾何特征形貌，該焊縫考慮到實際大厚度電子束焊縫在熔深方向上幾何尺寸均勻性對焊接接頭性能均勻性的影響，從而確保艙體赤道縫電子束焊接質量。

技術領域

本發明屬于焊接技術領域，具體涉及一種獲取大厚度鈦合金電子束焊接平行型焊縫的工藝方法。

背景技術

鈦合金具有比強度高、耐腐蝕性好、熱強性高等優點，在航空、海洋工程領域得到了越來越多的應用，但是鈦合金導熱性差，電阻系數大、熱容量小，因此，在焊接鈦合金時，應該采用能量集中的熱源，電子束焊接無疑成為鈦合金焊接加工的首選方式之一。

電子束焊是高能量密度的焊接方法，具有溶深大、溶寬小、焊接速度高和焊件變形小等優點，被廣泛應用于制造領域，特別是一些復雜特殊構件的焊接中顯示出獨特的優越性。

在海洋工程中，某鈦合金球形艙體由上、下半球殼組成，艙體壁厚56mm、外徑SR1106，要實現上、小半球殼的連接同城采用電子束焊接赤道縫實現，同時焊后艙體內表面不允許有任何焊接飛濺。雖然，電子束焊接具有大深寬比的特點，對于大厚度電子束焊接尤為明顯，但是大深寬比焊縫橫截面容易在熔深方向上產生幾何尺寸的不均勻性，這種不均勻性對焊接接頭整體性能的影響不容忽視。

發明內容

本發明解決的技術問題是：提供一種獲取大厚度鈦合金電子束焊接平行型焊縫的工藝方法，該工藝方法獲得一種大厚度鈦合金電子束焊縫橫截面在熔深方向上呈平行型幾何特征形貌，該焊縫考慮到實際大厚度電子束焊縫在熔深方向上幾何尺寸均勻性對焊接接頭性能均勻性的影響，從而確保艙體赤道縫電子束焊接質量。

本發明采用的技術方案如下：

一種獲取大厚度鈦合金電子束焊接平行型焊縫的工藝方法，采用電子束非熔透焊縫焊接過程，使得電子束焊縫橫截面在焊縫熔深方向上呈平行型幾何特征形貌。

優選的，沿所述焊縫熔深方向上，焊縫橫截面包括焊縫正面余量預留區域、中間平行型焊縫橫截面獲取區域、焊縫根部余量預留區域。

優選的，在電子束焊接過程中，液態熔池金屬的塌陷和焊縫正面形成的喇叭口處于焊縫正面余量預留區域中；在電子束焊接過程中，電子束功率脈動影響區域、針尖缺陷以及非熔透焊縫根部收縮區域控制在焊縫根部余量預留區域。

優選的，所述工藝方法采用電子束橫槍固定焊接、工件旋轉焊接的方式進行電子束焊接。

優選的，所述工藝方法適用于焊縫熔深大于等于30mm厚度的鈦合金的電子束焊接。

優選的，所述工藝方法適用于艙體壁厚56mm、外徑SR1106的鈦合金球形艙體的上、下半球殼的焊接，具體包括如下步驟：

步驟1：以H＝T1(≤10)+T2+T3(≤10)為總熔深條件、T2＝56mm，為在熔深上焊縫橫截面呈平行型幾何特征形貌的擬定目標，在鈦合金板上優化調整參數，獲取最佳聚焦電流、加速電壓和工作距離；其中，H為焊縫橫截面，T1為焊縫正面余量預留區域，T2為中間平行型焊縫橫截面獲取區域，T3為焊縫根部余量預留區域；

步驟2：在最佳聚焦電流、加速電壓和工作距離條件下，在以最小熔深為56mm的電子束焊接線能量為參照對象、對電子束流和焊接速度進行選擇組合，通過調整電子束掃描的掃描方式、掃描幅度和掃描頻率對鈦合金板進行焊接，改善焊縫橫截面的幾何形貌，使得焊縫焊接截面在熔深方向上呈現平行型幾何特征形貌，獲得該工藝方法的工藝參數。