一种双面行星焊缝结构电子束焊方法与流程

本发明涉及焊接技术领域，具体为一种双面行星焊缝结构电子束焊方法。

背景技术：

在现代航空发动机中，许多组件由涡流放大环、折流板等零件组成且均采用电子束焊连接而成，电子束焊焊接精度高、焊接接头无氧化、焊缝质量好，被广泛应用于航空发动机零件焊接。

组件材料一般为高温合金如gh4169、gh3039、gh188等高温合金组成，高温合金一般具有良好的可焊性，但许多组件是由正反两个端面焊缝焊接组合而成，形成一个内腔，内腔不允许存在飞溅物，同时也不允许焊透；双面行星焊缝存在应力大、易变形、易产生裂纹等缺点；如下图1所示，这种结构的焊接组件如果焊接方法不得当，很容易造成焊缝表面的凹陷、错边、击穿等等焊接缺陷，由于结构限制无法对端面焊缝进行射线检测，如果参数选择不当，很容易造成焊缝未焊透、击穿等焊接缺陷，严重影响焊接质量。

技术实现要素：

针对现有双面行星焊缝存在焊接缺陷的问题，本发明提供一种双面行星焊缝结构电子束焊方法，通过优化焊接工艺、焊接参数，能够有效避免双面行星焊缝因结构原因造成的焊缝凹陷、错边、击穿、未焊透等焊接缺陷。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种双面行星焊缝结构电子束焊方法，包括以下步骤：

步骤1、将两个零件的焊接端面拼接，形成焊接组件；

步骤2、对焊接表面进行清洗；

步骤3、确定焊接参数，焊接参数包括焊接电压、聚焦电流、焊接速度、焊缝厚度和圆形函数；

步骤4、采用步骤3的焊接参数对焊接组件进行焊接。

优选的，步骤1中将两个零件的焊接面采用过盈配合拼接。

优选的，步骤2中对待焊表面进行激光清理，清理掉焊接表面的氧化皮及脏物，并采用丙酮对焊缝进行擦拭。

优选的，步骤3中焊接电压为120～150kv，焊接速度为11.5mm/s。

优选的，步骤3中聚焦电流1800～2500ma；

焊接电流为9～25ma；

根据焊缝接头厚度选取圆形函数垂直焊缝方向的幅值d1，平行焊缝方向的幅值也设为d1。

优选的，焊接组件保留锁底的焊缝厚度6～20mm。

优选的，步骤4中的焊接过程如下，在真空环境下，采用多点对称电子束定位法进行焊接，然后依次封焊接和正式焊接。

优选的，采用8点对称电子束定位法，对焊接组件的正面和反面进行定位焊接。

优选的，在真空室中对零件进行电子束焊接。

优选的，在对焊接前，对焊接组件进行轴向固定和周向定位。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的一种双面行星焊缝结构电子束焊方法，零件采用过盈配合及焊接专用工装保证了焊缝对接间隙和轴向及径向跳动值，有助于提高电子束焊接质量及减小电子束焊变形；其次，焊前清理焊缝，有效提升了焊前清理质量及焊前清理效率；焊接方法方面，采用正面进行多点对称电子束定位焊，正面定位焊结束后立刻对反面进行多点对称电子束定位焊，全部定位焊结束后依次对焊缝进行封焊及正式焊有效避免因拉应力导致焊缝出现的错边、裂纹、凹陷、击伤等焊接缺陷的产生。另外通过调节焊接电流和聚焦电流并添加了圆形函数的方法，在保留锁底的情况下，有效的避免了钉尖缺陷及气孔等易出现的焊接缺陷及零件的焊接质量。

附图说明

图1为本发明双端面焊缝局部示意图；

图2为本发明焊缝方法焊接后正端面的金相照片；

图3为本发明焊缝方法焊接后反端面的金相照片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

一种双面行星焊缝结构电子束焊方法，包括以下步骤：

步骤1、将两个零件的焊接端面拼接，形成焊接组件。

具体的，将两个零件的焊接面采用过盈配合拼接，用以保证对接间隙，并且有利于减小组件的端面跳动值和圆面跳动值，减少焊接变形。

装配要求正反两个端面必须齐平，贴合间隙小于等于0.1mm。

步骤2、对焊接表面进行清洗。

具体的，对待焊表面进行激光清理，有效清理掉合金表面的氧化皮及脏物，清理过后需要用绸布蘸取丙酮将焊缝处擦拭干净。

步骤3、对焊接组件进行定位和紧固。

将焊接组件装配到焊接平台上，焊接平台对焊接组件进行轴向压紧和周向定位。

步骤4、确定焊接参数，焊接参数包括焊接电压、聚焦电流、焊接速度和焊缝厚度。

焊接电压为120～150kv；

根据电子束焊枪至焊缝的距离确定聚焦电流1800～2500ma；

焊接速度为11.5mm/s；

保留锁底的焊缝厚度6～20mm。

焊接电流为9～25ma并增加圆形函数。

选取圆形的扫描函数，根据焊缝接头厚度选取函数垂直焊缝方向的幅值d1，平行焊缝方向的幅值也设为d1。

根据焊接速度选取扫描频率，此处为了延长束流在焊缝上停留的时间一般频率低于500hz。

采用上述焊接参数焊接时确保母材厚度焊透(母材厚度是指不包括锁底处厚度)，保留锁底处厚度不焊透，既能保证有效厚度焊透又可以保证零件内腔不被击伤，零件焊前对模拟件焊缝进行金相检测及x光检查，确保了焊缝质量避免了焊缝缺陷的产生。

步骤5、采用步骤4的焊接参数对焊接组件进行焊接。

具体的，零件送入真空室并采用8点对称电子束定位法对焊接组件的正面和反面进行定位焊接，然后依次进行封焊接和正式焊，完成焊接。

实施例1

参阅图1，材料为gh4169,有两条端焊缝组成，通过上述工艺方法进行焊接，正端面焊缝总厚度6mm，反端面焊缝总厚度为6.5mm，其中正反端面母材厚度均为4mm，锁底厚度分别为2mm、2.5mm，焊后既保证母材焊后又保证锁底未焊透，不击伤零件内腔。参阅图2和3，焊后通过金相检测和x检测均未发现钉尖缺陷及气孔等焊接缺陷。

表1零件电子束焊接参数

本发明创造的优点是：

零件采用过盈配合及焊接专用工装保证了焊缝对接间隙和轴向及径向跳动值，有助于提高电子束焊接质量及减小电子束焊变形。

焊前清理采用激光清理技术，有效提升了焊前清理质量及焊前清理效率。

在焊接方法方面，采用正面进行8点对称电子束定位焊，正面定位焊结束后立刻对反面进行8点对称电子束定位焊，全部定位焊结束后依次对焊缝进行封焊及正式焊有效避免因拉应力导致焊缝出现的错边、裂纹、凹陷、击伤等焊接缺陷的产生。

优选的焊接参数通过调节电流和聚焦电流并添加了圆形函数的方法，在保留锁底的情况下，有效的避免了钉尖缺陷及气孔等易出现的焊接缺陷及零件的焊接质量。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。