[發明專利]一種電子束焊接方法

有效

• 申請號: 202210879979.9
• 申請日: 2022-07-25
• 公開（公告）號: CN115319256B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 趙桐;唐振云;付鵬飛
• 申請（專利權）人: 中國航空制造技術研究院
• 主分類號: B23K15/00
• 分類號: B23K15/00;B23K15/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種電子束焊接方法，用于提高待焊工件的焊縫質量，包括設計電子束斑的參數信息；調整各電子束斑的運動軌跡均與焊縫的長度方向重合；控制電子束對試驗樣板上的焊縫進行焊接得到成型焊縫；根據成型焊縫的質量來調整電子束斑的參數信息以及電子束焊機的焊接參數；采用調整后的電子束斑的參數信息以及電子束焊機的焊接參數對待焊工件上的焊縫進行焊接，得到符合焊接質量要求的目標焊縫。本發明用于解決室溫脆性大、裂紋傾向大的材料在進行電子束焊接時易產生裂紋以及現有電子束焊接易產生熔深不足、焊縫形貌與焊縫內部質量差的問題。

技術領域

本發明涉及真空電子束加工技術領域，特別是涉及一種電子束焊接方法。

背景技術

電子束焊接是利用電子槍發射的高速電子束流，匯聚在工件焊縫處形成高能量密度的電子束斑，瞬間熔化金屬形成熔池，同時通過讓工件與電子束斑產生相對運動，從而使焊縫熔合的一種焊接方法，其優點主要有：(1)能量密度大；(2)焊縫深寬比大；(3)焊接質量高；(4)焊接過程精確可控。

現有技術主要是利用單一電子束斑進行焊接，高能量密度的電子束斑會使焊縫處金屬經歷瞬間熔化——快速冷卻凝固的熱循環，基于電子束焊接技術自身的特點，使得這一熱循環特性較為單一，很難通過改變焊接參數實現質的變化。對于一些室溫脆性大、裂紋傾向大的材料，如金屬間化合物、超高強鋼、高溫合金等，一般應采用具有較慢冷卻速度的焊接方法進行焊接，而電子束焊接因其單一的熱循環特性，即使大幅調整焊接參數，也很難降低電子束焊接冷卻速度，以至于焊縫的溫度場和應力場較難產生大幅改變，使得此類材料在進行電子束焊接時工藝窗口過窄，隨焊縫厚度增加、結構復雜性增加，易產生焊接裂紋缺陷。

針對上述材料電子束焊接易開裂的問題，目前普遍采用的方法是，在電子束焊接前或焊接后，利用電子束散焦進行預熱或緩冷，以降低焊接前后的焊縫附近的溫度梯度，減緩冷卻，降低焊縫開裂傾向。但該方法對于厚度超過8mm的工件或結構形式復雜的工件效果甚微，主要是由于電子束能量密度高，即使在散焦狀態下，參數過大會使金屬熔化，參數過小會使金屬溫度提升慢、傳導慢，無法達到預熱或緩冷效果。因此該方法只適用于結構簡單且厚度較薄的工件，并且還存在工序復雜、加工效率低下的問題。

發明內容

(1)要解決的技術問題

本發明提供一種電子束焊接方法，利用電子束焊機的偏轉掃描功能生成多個沿焊縫長度方向(即焊接方向)分布的電子束斑，根據成型焊縫的質量，對電子束斑的能量比、束斑間距和束斑數量以及電子束焊機的焊接參數進行調節和優化，使得各電子束斑均位于待焊工件上焊縫的長度方向上，在焊接過程中利用各電子束斑之間的耦合作用，改變焊接熔池的熱循環特性，達到完成焊接的同時，焊縫冷卻速度也因多束斑的耦合作用而得到減緩的效果，最終實現易裂材料的高質量、高效率電子束焊接。

(2)技術方案