铝合金板真空电子束焊接方法、法兰及X射线像增强器与流程

本发明涉及一种焊接方法，具体涉及一种大型x射线像增强器中法兰的焊接方法。

背景技术：

为了保证大型x射线像增强器的轻量化，便携化，法兰需要使用高强度的铝合金材料，在制造时需要将若干个6061铝合金板拼焊成环形法兰以供使用。

但由于铝合金材料的高导热率，所以无法对上述铝合金板进行直接焊接，通常需要开大角度坡口，同时预热至100℃左右，在高温下进行多层多道焊接。不仅劳动强度大，而且由于呈液态状的铝合金具有较强的吸气性和一定的氧化性，导致焊接过程中容易出现裂纹、夹杂和气孔等缺陷。

真空电子束焊接具备能量密度高，焊缝深宽比大，焊接接头热影响区窄的优势，使得电子束焊接技术在航空、航天与核电等行业被广泛使用。但上述6061铝合金焊接时若直接采用普通的真空电子束焊接方式，会出现焊缝内部气孔多，表面成型差、飞溅严重等缺陷，导致焊接接头密封性差、抗拉强度低，难以满足设计要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，第一方面提供一种缝成型好，焊缝内部气孔少、无裂纹和抗拉强度高的铝合金板真空电子束焊接方法。

第二方面提供一种使用上述铝合金板真空电子束焊接方法焊接而成的法兰。

第三方面提供一种使用上述法兰的x射线像增强器。

一种铝合金板真空电子束焊接方法，包括以下步骤：

（1）、焊接准备：将6061铝合金板对接压紧后放进焊机真空室中，再将焊机真空室抽真空，真空室内的真空度低于4×10^-4mbar；

（2）、定位焊接：沿6061铝合金板待焊处进行等距离分段定位焊，工作距离为350mm-450mm、加速电压150kv、电子束流15-30ma、束流焦点在焊缝表面、聚焦束流2437ma-2521ma、扫描频率为200-500hz、扫描波形为圆形波、扫描半径为0.2-0.5mm、焊接速度为3-6mm/s；

（3）、深熔焊接：在6061铝合金板的焊缝处进行深熔焊接，焊接速度4mm/s-6mm/s、聚焦束流2417ma～2501ma、电子束流130ma～170ma、加速电压150kv扫描频率为350-550hz、扫描波形为圆形波、扫描半径为0.3-0.5mm；

（4）、将焊接成型件在真空室中冷却30分钟，之后泄真空。

一种使用上述铝合金板真空电子束焊接方法进行焊接的法兰，包括经所述铝合金板真空电子束焊接方法而形成整体的6061铝合金板。

一种x射线像增强器，使用上述法兰作为x射线像增强器的法兰。

本发明所述焊接方法不仅使6061铝合金之间焊接稳定、焊缝宽度均匀、飞溅小，而且具有焊缝内部气孔少、抗拉强度高的特点；焊接后所制造而成的法兰，以及应用该法兰的大型x射线像增强器具有由上述效果而带来的性能稳定、使用寿命长等优势。

本发明所述焊接方法的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中的焊缝正面形貌；

图2为本发明实施例中的焊缝横截面形貌；

图3为本发明实施例中的焊接试验件焊缝的x射线探伤结果；

图4为本发明实施例中的焊接试验件的横向力学拉伸试件取样示意图；

图5为本发明实施例中的焊接试验件的横向力学拉伸测试结果。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本实施例以将两块6061铝合金板（以下简称铝合金板）进行真空电子束焊为例，包括第一铝合金板1与第二铝合金板2（如图1所示），热处理状态t6，板厚60mm，长度300mm，宽度150mm；

其焊接要求为：两块铝合金板沿板材宽度方向进行对接，沿板材长度方向进行焊接，要求焊缝熔深大于60mm；

所配合的材料为垫板（图未示），其中垫板的的型号为6061铝合金板，热处理状态t6，板厚20mm，长度300mm，宽度20mm。

本发明提供的一种铝合金板真空电子束焊接方法，包括以下步骤：

（1）、用不锈钢丝刷打磨第一、第二铝合金板及周边40mm范围内金属表面，使其露出金属光泽，然后用干净的绸布蘸取丙酮将上述铝合金板待焊焊缝及表面擦拭干净，保证金属表面无油污等杂质；

（2）、将第一、第二铝合金板对接压紧，保证其之间的最大间隙小于所述铝合金板厚度的5％，但第一、第二铝合金板之间的间隙最大不超过0.1mm，实现“i”型接头，将垫板放置在焊缝背面，并一同压紧，本实施例的对接间隙最大为0.1mm；

（3）、将装配好的第一、第二铝合金板放入焊机真空室中，保证其工作距离为400mm，并抽真空，真空室真空度达4×10^-4mbar时准备焊接；

（4）、定位焊接：沿第一、第二铝合金板待焊处的长度方向，进行三段的等距离的定位焊，每段长50mm，焊接速度5mm/s、电子束流20ma、加速电压150kv、束流焦点在焊缝表面、聚焦束流2473ma、扫描频率为350hz、扫描波形为圆形波、扫描半径为0.3mm；（目的在于，保证不增加焊缝宽度的同时，提高定位焊强度，保证焊接过程中，熔池前沿的焊缝不会开裂，提高焊接稳定性）；

（5）、深熔焊接：在第一、第二铝合金板的焊缝处进行深熔焊接，焊接速度5mm/s、聚焦束流2452ma、电子束流150ma、加速电压150kv、扫描频率为500hz、扫描波形为圆形波、扫描半径为0.3mm；（其中，在深熔焊接过程中，通过调节聚焦电流和扫描波形，给定合适的负离焦量和波形参数，保证焊接过程稳定、余高饱满、鱼鳞纹细腻有序、飞溅小和降低焊缝内部气孔）；

（6）、将焊接成型件在真空室中冷却10分钟，之后泄真空（通过在真空中短时冷却，防止高温的铝合金板在空气中氧化，同时防止焊缝出现急冷开裂）；

（7）、取出焊接成型件，将焊缝表面的飞溅清理干净；

（8）、进行外观检验，x射线探伤与横向拉伸试验。

上述焊接成型件的焊缝照片如图2、图3所示，焊缝无裂纹、咬边、下榻；如图4所示，通过对焊缝进行x射线探伤，焊缝质量等级满足nb/t47013.2-2015的i级要求；对焊接接头按gb/t2651-2008取样，进行横向拉伸试验，根据标准规定，当焊缝厚度超过30mm时，允许从接头截取若干个试样覆盖整个焊缝厚度，本次拉伸试验从接头上截取6个拉伸试件，每个拉伸试件厚度为25mm，每3个拉伸试件为一组覆盖整个焊缝厚度的拉伸试验，如图4所示，其中母材也截取同样尺寸的拉伸试件作为对比拉伸；拉伸结果如图5所示，母材抗拉强度237mpa，1-3号与4-6号分别为一组覆盖整个焊缝厚度的拉伸试件，焊缝抗拉强度按序号排序分别为198mpa、216mpa、214mpa、220mpa、217mpa、222mpa，均超过母材抗拉强度的80%，结论：合格。

本实施例提供一种使用上述铝合金板真空电子束焊接方法进行焊接的法兰，包括经所述铝合金板真空电子束焊接方法而形成整体的铝合金板。

本实施例提供一种使用上述法兰的x射线像增强器，使用上述法兰作为法兰。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。