搅拌摩擦焊隧道缺陷的电子束补焊方法与流程

本发明涉及一种补焊技术，具体涉及铝合金搅拌摩擦焊液冷组件经精加工后暴露出来的隧道缺陷的补焊方法。

背景技术：

搅拌摩擦焊技术广泛应用于铝合金液冷散热器等结构的焊接，对于航空航天结构，搅拌摩擦焊焊接完成后均需要经过无损检验，比如X射线探伤和超声波探伤，检查焊接部位是否存在缺陷，对经检验发现缺陷的部位需采用搅拌摩擦焊进行补焊，从而确保航空航天结构焊接后无缺陷。但是由于无损探伤的方法均存在检验精度和判定误差，以及焊接结构自身的特殊性，焊接缺陷存在漏判的可能性。

隧道缺陷是搅拌摩擦焊焊缝常见的一种内部缺陷，对于液冷组件而言，由于焊缝距离液冷通道较近，隧道缺陷也因此靠近液冷通道，液冷通道的存在进一步增加了该类型缺陷漏判的可能性。零件精加工隧道缺陷就暴露出来，此时由于没有加工余量，搅拌摩擦焊补焊的方法不能使用，而氩弧焊补焊会导致零件产生较大变形，补焊后零件平面度无法保证，因此也不宜使用。考虑到报废重新生产会导致成本和周期的大幅提高，因此急需一种补焊工艺满足精加工结构的局部小缺陷的补焊需求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种搅拌摩擦焊隧道缺陷的电子束补焊方法，实现了铝合金搅拌摩擦焊液冷组件经精加工后暴露出来的隧道缺陷的补焊，从而避免精加工结构的变形，节省了产品成本和周期。

本发明一种搅拌摩擦焊隧道缺陷的电子束补焊方法，包括以下步骤：

一、清洗、烘干：将精加工后的零件进行超声清洗，去除隧道缺陷内部的多余物和油污，然后置于烘干箱中烘干，烘干温度60-80℃；

二、确定焊接深度h：

当缺陷深度能够确定时，利用薄片塞入缺陷确定缺陷深度h0，h＝h0+1mm；

当缺陷深度无法确定时，按搅拌摩擦焊焊接深度(即焊接头上搅拌针的长度)减去机械加工量取值；

三、安装：将零件置于焊接工作台上，然后安装引弧板和收弧板，所述引弧板和收弧板距离缺陷尖端2-3mm，引弧板和收弧板用不锈钢压块挤压固定于零件上；

四、编制焊接程序：根据缺陷形状编制焊接程序，起弧位置和收弧位置分别位于起弧板和收弧板上，且与楔形尖端距离5-10mm；

五、补焊：补焊的步骤包括修饰焊，所述修饰焊的电流12-15mA，焊接速度10-20mm/s；

当焊接深度h大于1.5mm时，补焊的步骤还包括正式焊：所述正式焊的电流14-17mA，焊接速度15-20mm/s；如此工艺保证焊缝表面宽度略大于缺陷宽度，但尽可能小，避免焊接变形。

六、机械加工：通过机械加工去除引弧板和焊缝余高，并进行检验。

优选的，所述步骤一中，超声清洗的清洗液为酒精，能够保证机械加工过程中残留到隧道缺陷内的油污等清洗干净。

优选的，所述步骤一中，清洗时零件缺陷面向下，保证多余物容易掉落。

优选的，所述步骤三中，引弧板和收弧板的厚度均为0.5-1mm，宽度均大于10mm，长度均大于50mm，方便压块安装；靠近缺陷尖端处为楔形，角度小于45°，避免焊接高度的突然变化。

优选的，所述步骤三中，压块在缺陷宽度方向对称设置，保证焊接路径上没有压块影响焊接。

优选的，所述步骤五中，正式焊焊接过程中采用的聚焦方式为上聚焦，聚焦电流490-520mA，最大限度的减小了焊缝材料蒸发损失，避免焊缝缺料。

优选的，所述步骤五中，修饰焊焊接过程中采用的聚焦方式为下聚焦，聚焦电流440-470mA，增大焊缝宽度，从而使焊缝形成较小余高，保证精加工余量。

优选的，所述步骤五中，补焊焊接过程中采用圆形扫描，扫描幅度为10％-30％，如此设计避免钉尖效应，防止根部缺陷。

本发明搅拌摩擦焊隧道缺陷的电子束补焊方法与现有技术不同之处在于：

1、本发明的补焊方法采用修饰焊和正式焊合理搭配，能够保证焊缝表面宽度略大于缺陷宽度，但尽可能小，避免焊接变形。

2、本发明的补焊方法采用合适的引弧板和收弧板尺寸，方便压块安装，避免焊接高度的突然变化。

3、本发明的补焊方法中压块在缺陷宽度方向对称设置，保证焊接路径上没有压块影响焊接。

4、本发明的补焊方法中正式焊焊接过程中采用的聚焦方式为上聚焦，聚焦电流490-520mA，最大限度的减小了焊缝材料蒸发损失，避免焊缝缺料；修饰焊焊接过程中采用的聚焦方式为下聚焦，聚焦电流440-470mA，增大焊缝宽度，从而使焊缝形成较小余高，保证精加工余量。

5、本发明的补焊方法中补焊焊接过程中采用圆形扫描，扫描幅度为10％-30％，如此设计避免钉尖效应，防止根部缺陷。

下面结合附图对本发明的搅拌摩擦焊隧道缺陷的电子束补焊方法作进一步说明。

附图说明

图1为精加工后暴露在零件表面的射线探伤漏判缺陷图；

图2为本发明方法中所述引弧板的俯视图；

图3为本发明方法中所述引弧板的主视图。

具体实施方式

实施例1

本实施例的搅拌摩擦焊隧道缺陷的电子束补焊方法，按以下步骤进行：

一、清洗、烘干：将精加工后的零件(如图1所示)进行超声清洗，去除隧道缺陷内部的多余物和油污，然后置于烘干箱中烘干，烘干温度60-80℃；

二、确定焊接深度h：

当缺陷深度能够确定时，利用薄片塞入缺陷确定缺陷深度h0，h＝h0+1mm；

当缺陷深度无法确定时，按搅拌摩擦焊焊接深度[焊接头上搅拌针的长度]减去机械加工量取值；

三、安装：将零件置于焊接工作台上，然后安装引弧板和收弧板，引弧板和收弧板距离缺陷尖端2-3mm，引弧板和收弧板用不锈钢压块挤压固定于零件上；

四、编制焊接程序：根据缺陷形状编制焊接程序，起弧位置和收弧位置分别位于起弧板和收弧板上，且与楔形尖端距离5-10mm；

五、补焊：补焊的步骤包括修饰焊，修饰焊的电流12-15mA，焊接速度10-20mm/s；

当焊接深度h大于1.5mm时，补焊的步骤还包括正式焊：正式焊的电流14-17mA，焊接速度15-20mm/s；如此工艺保证焊缝表面宽度略大于缺陷宽度，但尽可能小，避免焊接变形。

六、机械加工：通过机械加工去除引弧板和焊缝余高，并进行检验。

实施例2

本实施的搅拌摩擦焊隧道缺陷的电子束补焊方法，与实施例1的不同之处在于：步骤一中，超声清洗的清洗液为酒精，能够保证机械加工过程中残留到隧道缺陷内的油污等清洗干净。

实施例3

本实施的搅拌摩擦焊隧道缺陷的电子束补焊方法，与实施例1的不同之处在于：步骤一中，清洗时零件缺陷面向下，保证多余物容易掉落。

实施例4

本实施的搅拌摩擦焊隧道缺陷的电子束补焊方法，与实施例1的不同之处在于：如图2、图3所示，步骤三中引弧板和收弧板的厚度均为0.5-1mm，宽度均大于10mm，长度均大于50mm，方便压块安装；靠近缺陷尖端处为楔形，角度小于45°，避免焊接高度的突然变化。

实施例5

本实施的搅拌摩擦焊隧道缺陷的电子束补焊方法，与实施例1的不同之处在于：步骤三中，压块在缺陷宽度方向对称设置，保证焊接路径上没有压块影响焊接。

实施例6

本实施的搅拌摩擦焊隧道缺陷的电子束补焊方法，与实施例1的不同之处在于：步骤五中，正式焊焊接过程中采用的聚焦方式为上聚焦，聚焦电流490-520mA，最大限度的减小了焊缝材料蒸发损失，避免焊缝缺料。

实施例7

本实施的搅拌摩擦焊隧道缺陷的电子束补焊方法，与实施例1的不同之处在于：步骤五中，修饰焊焊接过程中采用的聚焦方式为下聚焦，聚焦电流440-470mA，增大焊缝宽度，从而使焊缝形成较小余高，保证精加工余量。

实施例8

本实施的搅拌摩擦焊隧道缺陷的电子束补焊方法，与实施例1的不同之处在于：步骤五中，补焊焊接过程中采用圆形扫描，扫描幅度为10％-30％，如此设计避免钉尖效应，防止根部缺陷。

以上实施的搅拌摩擦焊隧道缺陷的电子束补焊方法进行补焊后，补焊位置焊缝形成较小余高，且由于热输入很小，零件不产生变形。后续精加工去除余高后，零件表面光滑，从而满足产品要求。该补焊方法周期短，避免了零件重新加工需要较长周期，影响产品进度。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。