专利名称：电子束焊接方法
技术领域：
本发明涉及一种电子束焊接方法，包括在焊接前对待焊接工件进 行清洗，将清洗后的工件放入真空室内，然后对真空室抽真空。
背景技术：
电子束焊接是利用经高压静电场汇聚加速的高能量电子流轰击 待焊接金属，从而使电子流的动能转化为热能，在被焊接工件中产 生焊接所需的热量，使待焊接件熔化形成焊缝。中国专利200410013759.X公开了 一种汽轮机隔板电子束焊接方 法。根据该方法，使用焊接室和焊枪的真空度都很高，并且焊接速 度、电子束流也相对较高。这种方法适用于焊接汽轮机的隔板，而 对相对较小、较薄的零件的焊接效果不佳。现有的电子束焊接对于将一个片状工件和一个短圆柱体形状的 工件相互焊接在一起时，没有很好的方法。在进行这种焊接时，会 出现气孔、熔边、未熔和烧穿等等缺陷。发明内容本发明的主要目的在于提供一种用于将短圆柱体形工件和片状 工件相互焊接的电子束焊接方法。为实现上述目的，本发明提供一种电子束焊接方法，包括一下 步骤清洗被焊接工件；将欲焊接工件相互压装；将清洗后的工件 置于真空室中，并对真空室抽真空；以电子束流为2-6mA、最好是 3 - 5mA进行定位焊接；以电子束流为15 - 22mA、最好是18 - 22mA 进行穿透焊接。先对圆柱形工件和片状工件进行清洗，以清洗掉工件上油垢。然后将清洗后的两种工件压装在一起，并将它们置于真空室内准备焊接。随后，以电子束流为2-6mA、最好是3-5mA进行定位焊接； 再以电子束流为15 -22mA、最好是18-22mA进行穿透焊接。这样， 能够切实地将两种工件焊接到 一块。尤其是对于本发明所要焊接的 圆柱形工件和片状工件而言，采用这样的条件进行焊接，可以尽可 能地避免因厚度较薄的片状工件先于圆柱形工件熔化，从而减少片 状工件被击穿的可能性。此外，以上述这组条件进行加工，还可以 以使焊缝形成得更加平滑、完整，基本上不需要再对焊缝进行进一 步加工处理。所述被焊接零件之间过盈配合相互压装在一起，过盈量为0 -0.03毫米。由于在电子束流焊加工过程中，会在工件上产生尺寸的 变化，通过将两种待加工工件以过盈配合方式压装在一起，这样， 可以以过盈量作为焊接过程中消耗的预留加工余量。所述清洗步骤包括对待焊接工件进行20 - 30分钟超声波清洗； 将工件放入溶液中浸泡30 -40秒；将工件放入软化水中清洗；将清 洗后的工件在烘箱中于75 - 85。C烘干30分钟；用丙酮擦洗烘干后的 工件。通过超声波清洗来清洗工件，更有利于清洗掉焊接工件上的 油污，而且，20 -30分钟的清洗足以清洗掉油污，兼顾了清洗的效 率。在清洗过后，将工件放入溶液浸泡30 -40秒，有利于清除掉工 件上的氧化层。然后用软化水清洗，去除残留在工件上的溶液，并 以75 - 85。C对工件烘干30分钟，将工件彻底烘干，以使工件上不残 留其他液体而给焊接造成不良影响。随后，在以丙酮擦洗烘干后的 工件，以去除残留的或是烘干过程中形成的杂质等。所述溶液为氢氟酸、硝酸的水溶液，在该溶液中，氩氟酸浓度 为2g/L，所采用硝酸的比重为1.42g/L且该硝酸的浓度为400g/L。 采用这一溶液清洗，更有利于去除工件上的氧化膜，并且该溶液不 会对工件产生不良影响。所述真空室的真空度为<2.67x l(T2Pa。所述真空枪的真空度为 <1.33x 10—2Pa。在这一真空度下进行焊接，可使焊接效果更好。加速电压为60kV。釆用这一加速电压，可以-使电子束获得更好 的加速性，可以使焊缝变得更加平滑，焊接更为牢固。电子束流在18.0-22.0 mA之间。电子束流在18.0-22.0 mA， 更有利于焊接性能提升，并且不易损伤片状工件。而且，该条件的 电子束流，能够改善背面焊缝形成的质量，可以形成更好的焊缝。聚焦电流在444 - 489 mA之间。以这样的聚焦电流进行焊接， 不仅可以减少焊接加工时间，还可以保证焊接加工的质量，更加有 利于焊缝的形成以及焊缝的表面平滑度。而且，聚焦电流为工件表 面上聚焦且选择的尽量大，从而有效地控制背面焊缝的飞溅。焊接速度为10.8 rpm和/或0.90m/Min。以这样的焊接速度，不 仅保证了焊接速度，还保证了焊接质量。所述定位焊接和穿透焊接的起点和终点位于在以后的加工工序 中进行机加工的位置。这样，可以通过后续的机加工处理，消除焊 接起点和终点处的焊接质量相对较差的部分，有利于使焊缝质量更 高。所述圓柱形工件插在片状工件的通孔内，在焊接前的圆柱形工件 的尺寸为标称尺寸加上预留收缩余量。中心距尺寸是标称中心距尺 寸加上预留收缩余量。圆柱形工件标称尺寸为14 20mm，优选为 16mm;预留收缩余量为0.05mm 0.25mm，优选为0.15mm。采用这 样的预留收缩余量，可使圆柱形工件和片状工件间的焊接后的接合 更好，应力更小，焊缝更加可靠、平滑。
图1为待焊接短圆柱形工件1的局部剖视图； 图2为待焊接片状工件2的俯视图；图3表示将待焊接短圆柱形工件1和片状工件2相互焊接在 一起 的状态。
具体实施方式
根据本发明的电子束焊接方法尤其适用于将一个片状工件2和 一个圆柱形工件1相互焊接在一起，特别是无添料焊接。如图1所示，待焊接短圆柱形工件1是一个外形轮廓呈圆柱体的 工件。这个圓柱形的外形轮廓可以通过车削加工获得。图2中所示 的是另一个待焊接片状工件2。片状工件2的一端呈圆形。这个圆形 的中心开有一个圆孔3。圆孔3通过冲压成型。待焊接圆柱形工件l 将嵌入这个圆孔中，且短圆柱形工件1的外径与圆孔3的内径匹配。 为了能够实行焊接，短圓柱形工件1的外径与圓孔3的内径相互过 盈配合。因此，在将工件1和2相互焊接之前，将工件1压入工件2 的圆孔3中，从而将两者相互定位。在对待焊接工件进行切削加工时，应考虑两个工件将被过盈地压 装在一起，为此，根据本发明的一个具体实施例应保证两个待焊接 工件1和2之间相互配合的过盈量为0 - 0.03毫米。另外，还要考 虑的是，工件的长度、宽度尺寸会由于焊接而收缩。考虑到这种收 缩，在对工件进行机械加工时，应预留一定的余量，以补偿由于收 缩带来的尺寸变化。本焊接方法在圆柱形工件1的直径为14~20mm 时效果更好，此时，需要预留的收缩余量为0.05mm 0.25mm。例如， 在本实施例中，圆柱形工件1的直径为16mm，预留收缩余量选择 0.15mm。根据本发明的一个具体实施例，在进行焊接之前，对待焊接工件 1和2进行清洗。首先，对于表面只有少量油污而没有氧化皮的工件进行超声波清 洗，即采用水剂超声波清洗，以便去除工件l、 2表面的油垢。清洗 时间通常为20 - 30分钟。将清洗后的工件l、 2取出，吹干。然后 将工件1和2放入溶液中浸泡30-40秒后取出，清除掉工件上的氧 化层。在这里，溶液采用氢氟酸、硝酸的水溶液，在该溶液中，氢 氟酸浓度为2g/L,所采用硝酸的比重为1.42g/L且该硝酸的浓度为 400g/L。采用这一溶剂，更有利于去除工件上的氧化膜，并且该溶液不会对工件产生不良影响。然后，将从溶液取出的工件1和2马上置入软化水槽中进行清洗， 彻底清除工件1和2上残存的溶液。然后将软化水清洗过的工件1 和2放入烘箱内，在75 - 85。C烘干30分钟。再用丙酮擦洗烘干后的 工件并使其干燥。去除残留的或是烘干过程中形成的杂质等。如此清洗后的工件1和2可以压配合组装在一起，以便进行焊接。 通过挤压将清洗后的短圆柱形工件1装入片状工件2上的孔3中。将组装好的工件1和2送入真空室中。然后对焊接真空室进行隔 离抽真空使其真空度《2.67x lO_2Pa。此时，还要保证真空枪中的真 空度为< 1.33 x l(T2Pa。在这一真空度下进行焊接，可使焊接效果更 好。当达到预定真空度以后，开始用电子束流对短圆柱形工件1和片 状工件2进行第一次定位焊接。在定位焊接时，加速电压为60KV; 电子束流为2-6mA、优选为3-5mA;聚焦电流为444-489mA;焊接 速度为10.8 rpm (0.90m/Min);焊接时间7s。这样，可以使焊缝变 得更加平滑，焊接更为牢固。根据本发明的电子束焊接方法，在定位焊接时，对短圆柱体形工 件1与片状工件2相互连接处进行一个整圆形的焊接。此时，仅仅 是将两个工件1和2相互定位并固定，焊缝并没有穿透工件的连接 部位。在定位焊接完成后，进行第二次焊接，即穿透焊接。在穿透焊时， 加速电压为60KV;电子束流为15-22mA、优选为18-22 mA;聚焦 电流为444-489mA;焊接速度为10.8 rpm (0.90m/Min);焊接时间 为3s。从上面的参数可以明显地看出，根据本发明的方法，选择中等加 速电压60kV，聚焦电流为工件表面上聚焦且选择的尽量大，从而有 效地控制背面焊缝的飞溅，而稍大一点的电子束流能够改善背面焊 缝形成的质量。此外，采用上述这样的加工条件能够切实地将圆柱形工件1和片状工件2焊接在一起。而且，采用这样的条件进行焊接，可以尽可 能地避免因厚度较薄的片状工件2先于圆柱形工件1熔化，从而减 少片状工件2被击穿的可能性。此外，以上述这組条件进行加工， 还可以以使焊缝形成得更加平滑、完整，基本上不需要再对焊缝进 行进一步加工处理。
权利要求
1.一种电子束焊接方法，包括一下步骤·清洗被焊接工件；·将欲焊接工件相互压装；·将清洗后的工件置于真空室中，并对真空室抽真空；·以电子束流为2-6mA、最好是3-5mA进行定位焊接；·以电子束流为15-22mA、最好是18-22mA进行穿透焊接。
2. 根据权利要求1所述的电子束焊接方法，其特征在于，所述 被焊接零件之间过盈配合相互压装在一起，过盈量为0-0.03毫米。
3. 根据权利要求1或2所述的电子束焊接方法，其特征在于， 所述清洗步骤包括对待焊接工件进行20 - 30分钟超声波清洗； 将工件;故入溶液中浸泡30-40秒； 将工件放入软化水中清洗；将清洗后的工件在烘箱中于75 - 85°0烘干30分钟； 用丙酮擦洗烘干后的工件。
4. 如权利要求3所述的电子束焊接方法，其特征在于，所述溶 液为氢氟酸、硝酸的水溶液，在该溶液中，氢氟酸浓度为2g/L，所 釆用硝酸的比重为1.42g/L且该硝酸的浓度为400g/L。
5. 根据权利要求1 4的任意一项所述的电子束焊接方法，其特 征在于，所述真空室的真空度为《2.67x l(T2Pa。
6. 根据权利要求1~5的任意一项所述的电子束焊接方法，其特 征在于，所述真空枪的真空度为《1.33 x l(T2Pa。
7. 根据权利要求1~6的任意一项所述的电子束焊接方法，其特 征在于，加速电压为60kV。
8. 根据权利要求1~7的任意一项所述的电子束焊接方法，其特 征在于，电子束流在18.0-22.0mA之间。
9. 根据权利要求1~8的任意一项所述的电子束焊接方法，其特征在于，聚焦电流在444-489mA之间。
10. 根据权利要求1所述的电子束焊接方法，其特征在于，焊接 速度为10.8rpm和/或0.90m/Min。
11. 根据权利要求1 9的任意一项所述的电子束焊接方法，其特 征在于，所述定位焊接和穿透焊接的起点和终点位于在以后的加工 工序中进行机加工的位置。
12. 根据权利要求1~10的任意一项所述的电子束焊接方法，其 特征在于，所述圆柱形工件插在片状工件的通孔内，在焊接前的圆 柱形工件的尺寸为标称尺寸加上预留收缩余量，中心距尺寸是标称 中心距尺寸加上预留收缩余量。
13. 根据权利要求12所述的电子束焊接方法，其特征在于，圆 柱形工件标称尺寸为14~20mm，优选为16mm;预留收缩余量为 0.05mm 0.25mm, Y尤选为0.15mm。
全文摘要
本发明的主要目的在于提供一种用于将短圆柱体形工件和片状工件相互焊接的电子束焊接方法。包括一下步骤清洗被焊接工件；将欲焊接工件相互压装；将清洗后的工件置于真空室中，并对真空室抽真空；以电子束流为2-6mA、最好是3-5mA进行定位焊接；以电子束流为15-22mA、最好是18-22mA进行穿透焊接。
文档编号B08B3/12GK101402154SQ20081017653
公开日2009年4月8日 申请日期2008年11月17日 优先权日2008年11月17日
发明者思 任 申请人:北京力威尔航空精密机械有限公司