一种异型薄壁钣焊结构舱体的真空电子束焊接方法与流程

本发明属于一种材料焊接方法，具体涉及一种针对异型薄壁钣焊结构舱体的真空电子束焊接方法。

背景技术：

航天工业的发展，对重要产品的结构件也提出了更高的技术指标要求，部分舱体也由规则的回转结构逐渐向复杂的异型薄壁结构转变，加工方法也由传统铸造/机加工艺方法向框加蒙皮钣焊结构演变的。异型薄壁钣焊结构舱段涉及不等厚度对接，且其结构刚度小，使用传统的焊接方法难以保证焊缝质量，且焊接变形较大。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种异型薄壁钣焊结构舱体的真空电子束焊接方法，该方法利用电子束焊接穿透能力强、热输入小、焊接变形与残余应力小等特点，可实现异型薄壁钣焊结构舱体的真空电子束焊接，有效解决焊接过程中未焊透、气孔超标等问题，同时控制蒙皮变形，提高产品尺寸精度。

本发明是这样实现的，一种异型薄壁钣焊结构舱体的真空电子束焊接方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤1：焊前准备；

步骤2：焊接装配；

步骤3：电子束焊接；

步骤4：焊后质量检测。

所述的步骤1：将待焊舱段进行酸洗，去除表面油污、氧化膜，在50-80℃下烘干20-30min，完成后使用钢丝刷将焊接区域打磨至呈见光亮金属光泽，并用丙酮擦拭干净。

所述的步骤2：使用焊接工装装配待焊接舱段，保证装配位置正确，待焊面间隙不大于0.2mm，错边量不大于0.2mm，装配完成后将舱段及工装吊装至真空电子束焊机平台，调整水平并进行固定，抽真空，保证真空室真空度在2-7×10^-2Pa条件下施焊。

所述的步骤3：包括

(1)真空度满足要求后进行电子束对中，采用NC数控编程进行焊接轨迹示教；

(2)对焊缝进行预焊接，预焊接使用上焦小电流电子束，预焊接工艺参数：加速电压U＝40-60kV，聚焦电流Ic＝1700-1760mA，电子束流Ib＝20-40mA，焊接速度v＝800-1200mm/min；

(3)对焊缝进行正式焊接，焊接轨迹同预焊接过程一致，正式焊接采用加扫描的上焦电子束焊接，正式焊接工艺参数：加速电压U＝40-60kV，聚焦电流Ic＝1700-1760mA，电子束流Ib＝20-100mA，焊接速度v＝800-1200mm/min，扫描方式：双余弦，扫描幅值VX＝2mm，VY＝1mm，扫描频率f＝300-1000Hz。

所述的步骤4，焊后对电子束焊缝进行外观质量检测，焊缝表面无裂纹、咬边、烧穿、气孔等缺陷，焊后对电子束焊缝进行X射线检测，焊缝质量满足GJB1718A-2005《电子束焊接》I级接头要求。

本发明的优点是，1焊前进行化学清洗与机械清理，可有效避免工件表面的油污、氧化物进行焊缝形成气孔、夹渣等缺陷；2.使用上焦小电流电子束进行预焊接，可降低舱体焊接装配要求，避免对接间隙过大引起的电子束切割效应；同时还可对焊缝进行预热，降低接头出现气孔、裂纹的可能；3.使用上焦大电流电子束进行正式焊接，可改善焊缝表面形成，实现一次焊接成形，避免修饰焊引起的焊接变形。使用加扫描的电子束流，可以改善焊缝成形，降低接头出现气孔的可能。

附图说明

图1为异型薄壁钣焊结构舱体主视图；

图2为异型薄壁钣焊结构舱体侧视图；

图3为异型薄壁钣焊结构舱体钣焊结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细介绍：

一种异型薄壁钣焊结构舱体的真空电子束焊接方法，它包括以下步骤：

步骤1：焊前准备；

步骤2：焊接装配；

步骤3：电子束焊接；

步骤4：焊后质量检测。

所述的步骤1：将待焊舱段进行酸洗，去除表面油污、氧化膜，在50-80℃下烘干20-30min，完成后使用钢丝刷将焊接区域打磨至呈见光亮金属光泽，并用丙酮擦拭干净。

所述的步骤2：使用焊接工装装配待焊接舱段，保证装配位置正确，待焊面间隙不大于0.2mm，错边量不大于0.2mm，装配完成后将舱段及工装吊装至真空电子束焊机平台，调整水平并进行固定，抽真空，保证真空室真空度在2-7×10^-2Pa条件下施焊。

所述的步骤3：包括

(1)真空度满足要求后进行电子束对中，采用NC数控编程进行焊接轨迹示教；

(2)对焊缝进行预焊接，预焊接使用上焦小电流电子束，预焊接工艺参数：加速电压U＝40-60kV，聚焦电流Ic＝1700-1760mA，电子束流Ib＝20-40mA，焊接速度v＝800-1200mm/min；

(3)对焊缝进行正式焊接，焊接轨迹同预焊接过程一致，正式焊接采用加扫描的上焦电子束焊接，正式焊接工艺参数：加速电压U＝40-60kV，聚焦电流Ic＝1700-1760mA，电子束流Ib＝20-100mA，焊接速度v＝800-1200mm/min，扫描方式：双余弦，扫描幅值VX＝2mm，VY＝1mm，扫描频率f＝300-1000Hz。

所述的步骤4，焊后对电子束焊缝进行外观质量检测，焊缝表面无裂纹、咬边、烧穿、气孔等缺陷，焊后对电子束焊缝进行X射线检测，焊缝质量满足GJB1718A-2005《电子束焊接》I级接头要求。

以铝合金异型薄壁钣焊结构舱体的电子束焊接为例，如附图1所示，舱体材料为5A06铝合金，总长为1030mm，焊接厚度最大为32mm，最小为4mm。

具体实施方案按以下步骤进行：

步骤1：焊前准备；

将待焊舱段进行酸洗，去除表面油污、氧化膜，在50-80℃下烘干20-30min。完成后使用钢丝刷将焊接区域打磨至呈见光亮金属光泽，并用丙酮擦拭干净；

步骤2：焊接装配；

使用焊接工装装配待焊接舱段，保证装配位置正确，待焊面间隙不大于0.2mm，错边量不大于0.2mm。装配完成后将舱段及工装吊装至真空电子束焊机平台，调整水平并进行固定。抽真空，保证真空室真空度在2-7×10-2Pa条件下施焊。

步骤3；电子束焊接；

步骤3.1：真空度满足要求后进行电子束对中，采用NC数控编程进行焊接轨迹示教。

步骤3.2：对焊缝进行预焊接。预焊接使用上焦电子束、预焊接工艺参数：加速电压U＝40-60kV，聚焦电流Ic＝1700-1760mA，电子束流Ib＝20-40mA，焊接速度v＝800-1200mm/min。

步骤3.3：对焊缝进行正式焊接。焊接轨迹同预焊接过程一致，正式焊接采用加扫描的上焦电子束焊接。正式焊接工艺参数：加速电压U＝40-60kV，聚焦电流Ic＝1700-1760mA，电子束流Ib＝20-100mA，焊接速度v＝800-1200mm/min，扫描方式：双余弦，扫描幅值VX＝2mm，VY＝1mm，扫描频率f＝300-1000Hz。

步骤4：焊后质量检测；

焊后对电子束焊缝进行外观质量检测，焊缝表面无裂纹、咬边、烧穿、气孔等缺陷。焊后对电子束焊缝进行X射线检测，焊缝质量满足GJB1718A-2005《电子束焊接》I级接头要求。