一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法技术

本发明专利技术公开一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法，包括以下步骤：（1）将纯铜板、Ti80试板和921A钢试板进行表面机械处理，然后分别清洗去除油污，干燥待焊；（2）将铜板作为中间层置于待焊Ti80合金试板和921A钢试板之间，组成待焊件，并配至焊接工装上，得到待焊试板；（3）将装配好的待焊试板置于真空室中，用夹具固定好，调整板材位置使得电子束能够准确的作用于待焊处，然后抽真空；（4）聚焦电子束，调节电子束流偏向钢板0.5‑1mm，电子束从板材的一端开始焊接直到另一端为止；（5）焊接完成后，真空冷却，去真空并取出焊接完成的试件。本发明专利技术的焊接方法使Ti80与921A钢的焊接接头无裂纹，焊缝内部质量符合GJB1718A‑2005Ⅰ级要求；抗拉强度≥200MPa，屈服强度≥150MPa。

A vacuum electron beam welding method for Ti80 and 921A steel used in ships

The invention discloses a method for ship by vacuum electron beam Ti80 and 921A steel welding method, which comprises the following steps: (1) the pure copper, Ti80 plate and 921A steel plate by surface mechanical treatment, and then cleaning to remove oil, drying to be welded; (2) as a middle layer between the copper to be placed welding of Ti80 alloy plate and 921A steel plate, composed of parts to be welded, and allocated to the welding fixture, welding test plate; (3) the assembled welding test plate is arranged in the vacuum chamber, clamp plate, adjust the position of the electron beam can be accurately to be welded then, the vacuum; (4) focusing electron beam, electron beam deflection adjusting plate 0.5 1mm, electron beam welding is started from the plate until the other end so far; (5) after the completion of welding, vacuum cooling, and vacuum to remove specimens welding completed . The welding method of the welding joint of Ti80 steel and 921A steel without cracks, the welding quality is in accordance with GJB1718A 2005 grade requirements; the tensile strength is more than 200MPa, the yield strength is not less than 150MPa.

【技术实现步骤摘要】
一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法
本专利技术属于异种难熔金属焊接领域，具体涉及一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法。
技术介绍
Ti80合金的化学成为Al：5.5～6.5、Nb：2.5～3.5、Zr：1.5～2.5、Mo:0.5～1.5、Fe：0.04、Si：0.04、O：0.1、H：0.1、Ti余量，属于近α型钛合金，具有较高的强度、较好的延性和韧性、良好的抗疲劳性能和良好的焊接性能，Ti80合金是我国船舶行业中使用最广泛的钛合金之一，合金现在已经推广应用于我国深潜器的载人舱球壳。921A钢化学成分为：C：0.07～0.14、Si：0.17～0.37、Mn：0.30～0.60、S：≤0.015、P：≤0.020、Ni：2.60～3.00、Cr：0.90～1.20、Mo：0.20～0.27、V：0.04～0.10，Fe余量，具有较高的强度、良好的延性、韧性、疲劳性能和断裂韧性，921A钢广泛应用于我国船舶耐压壳体。钛/钢异种金属电子束焊接时，由于母材的物理性能差异，焊缝及其附近区域会产生较大的残余热应力，钛和铁在室温的互溶度很小，钛/钢异种金属焊接的冷却过程中，焊缝会生成一定量的Ti-Fe脆性金属间化合物，致使焊缝的强度和硬度升高，塑韧性降低，接头脆性增大，严重影响接头性能，甚至在焊接过程中接头脆性开裂。真空电子束焊接热量集中，焊接速度快，真空条件下焊缝纯净度高，焊缝及热影响区组织相比普通电弧焊细小，焊接变形与残余应力小，焊接线能量精确可控，适合于钛钢异种难熔金属的焊接。王廷等人（王廷，张秉刚，陈国庆等.TA15钛合金和304不锈钢的电子束焊接[J].焊接学报.2010，31（5）：53-56.）针对2.5mm厚TA15钛合金和304不锈钢进行了电子束焊接工艺研究和焊后接头不同区域显微组织形貌和力学性能研究，但未得到质量可靠稳定的焊接接头。目前，尚无有关船舶用Ti80和船体钢921A电子束焊接的研究报道。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是提供一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法，该方法使Ti80与921A钢的焊接接头无裂纹，焊缝内部质量符合GJB1718A-2005Ⅰ级要求；抗拉强度≥200MPa，屈服强度≥150MPa。本专利技术所采用的技术方案是：一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法，包括以下步骤：（1）分别将纯铜板、Ti80试板和921A钢试板进行表面机械处理，然后分别依次用丙酮、酒精溶剂超声波清洗去除油污，干燥待焊；（2）将铜板作为中间层置于待焊Ti80试板和921A钢试板之间，组成待焊件，并将待焊件装配至焊接工装上，得到待焊试板；（3）将装配好的待焊试板置于真空室中，用夹具固定好，调整板材位置使得电子束能够准确的作用于待焊处，然后抽真空；（4）聚焦电子束，调试焊接工艺参数以保证焊缝成形良好，调节电子束流偏向钢板0.5-1mm，电子束从板材的一端开始焊接直到另一端为止；（5）焊接完成后，真空冷却10min，去真空并取出焊接完成的试件，即完成船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接。作为本专利技术一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法的进一步优化，所述步骤（2）中铜板的厚度为0.5mm-1.0mm，纯度≥99.9%。作为本专利技术一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法的进一步优化，所述步骤（3）中真空室的真空度≥10-3Pa。作为本专利技术一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法的进一步优化，所述步骤（4）中焊接工艺参数如下：焊接速度500~2000mm/min，加速电压150kV，聚焦电流2000~2700mA，电子束束流10~200mA，工作距离200~1000mm。与现有技术相比，本专利技术至少具有下述优点及有益效果：本专利技术采用纯铜板作为中间层，能够改变钛金属材料板与不锈钢板直接电子束焊接接头内脆性化合物的分布形态和尺寸，从而改善了接头的韧性，获得无裂纹的电子束焊接接头；选择具有能量集中、热输入小、穿透能力强、能量转化率高、可控性好的电子束作为施焊热源，焊接时电子束束流作用点偏向于921A钢板侧，从而有效控制Ti80合金材料板和铜板的熔化量，提高接头的强度与韧性；本专利技术制备Ti80合金板与921A钢板接头无裂纹，焊缝内部质量符合GJB1718A-2005Ⅰ级要求；抗拉强度≥200MPa，屈服强度≥150MPa。附图说明图1为本专利技术所用焊接工装的结构示意图；图2为本专利技术电子束焊接连接界面（放大100倍）；图3为本专利技术电子束焊接连接界面的铜钢界面（放大500倍）；图4为本专利技术电子束焊接连接界面的铜钛界面（放大500倍）；附图标记：1、Ti80试板，2、铜板，3、921A钢试板，4、焊框，5、顶紧螺栓。具体实施方式为使本专利技术的内容更明显易懂，以下结合具体实施例，对本专利技术进行详细描述。一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法，包括以下步骤：（1）分别将纯铜板、Ti80试板和921A钢试板进行表面机械处理，然后分别依次用丙酮、酒精溶剂超声波清洗去除油污，干燥待焊；（2）将铜板作为中间层置于待焊Ti80试板和921A钢试板之间，组成待焊件，铜板的厚度为0.5mm-1.0mm，纯度≥99.9%，并将待焊件装配至焊接工装上，得到待焊试板；（3）将装配好的待焊试板置于真空室中，真空室的真空度≥10-3Pa，用夹具固定好，调整板材位置使得电子束能够准确的作用于待焊处，然后抽真空；（4）聚焦电子束，调试焊接工艺参数以保证焊缝成形良好，调节电子束流偏向钢板0.5-1mm，电子束从板材的一端开始焊接直到另一端为止，焊接工艺参数如下：焊接速度500~2000mm/min，加速电压150kV，聚焦电流2000~2700mA，电子束束流10~200mA，工作距离200~1000mm；（5）焊接完成后，真空冷却10min，去真空并取出焊接完成的试件，即完成船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接。实施例1：一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法，包括以下步骤：（1）分别将纯铜板、Ti80试板和921A钢试板进行表面机械处理，然后分别依次用丙酮、酒精溶剂超声波清洗去除油污，干燥待焊；（2）将铜板作为中间层置于待焊Ti80合金试板和921A钢试板之间，组成待焊件，铜板的厚度为0.5mm-1.0mm，纯度≥99.9%，并将待焊件装配至焊接工装上，得到待焊试板；（3）将装配好的待焊试板置于真空室中，真空室的真空度≥10-3Pa，用夹具固定好，调整板材位置使得电子束能够准确的作用于待焊处，然后抽真空；（4）聚焦电子束，调试焊接工艺参数以保证焊缝成形良好，调节电子束流偏向钢板0.8mm，电子束从板材的一端开始焊接直到另一端为止，焊接工艺参数如下：焊接速度2000mm/min，加速电压150kV，聚焦电流2337mA，电子束束流18mA，工作距离500mm；（5）焊接完成后，真空冷却10min，去真空并取出焊接完成的试件，即完成船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接。利用X射线探伤仪对按上述步骤完成的真空电子束焊接焊缝进行检测，焊缝质量满足GJB1718A-2005Ⅰ级要求。利用金相显微镜对接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）分别将纯铜板、Ti80试板和921A钢试板进行表面机械处理，然后分别依次用丙酮、酒精溶剂超声波清洗去除油污，干燥待焊；（2）将铜板作为中间层置于待焊Ti80试板和921A钢试板之间，组成待焊件，并将待焊件装配至焊接工装上，得到待焊试板；（3）将装配好的待焊试板置于真空室中，用夹具固定好，调整板材位置使得电子束能够准确的作用于待焊处，然后抽真空；（4）聚焦电子束，调试焊接工艺参数以保证焊缝成形良好，调节电子束流偏向钢板0.5‑1mm，电子束从板材的一端开始焊接直到另一端为止；（5）焊接完成后，真空冷却10min，去真空并取出焊接完成的试件，即完成船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接。

【技术特征摘要】
1.一种针对船舶用Ti80与921A钢的真空电子束焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）分别将纯铜板、Ti80试板和921A钢试板进行表面机械处理，然后分别依次用丙酮、酒精溶剂超声波清洗去除油污，干燥待焊；（2）将铜板作为中间层置于待焊Ti80试板和921A钢试板之间，组成待焊件，并将待焊件装配至焊接工装上，得到待焊试板；（3）将装配好的待焊试板置于真空室中，用夹具固定好，调整板材位置使得电子束能够准确的作用于待焊处，然后抽真空；（4）聚焦电子束，调试焊接工艺参数以保证焊缝成形良好，调节电子束流偏向钢板0.5-1mm，电子束从板材的一端开始焊接直到另一端为止；（5）焊接完成后，真空冷却10min，去真空并取出焊接完...

【专利技术属性】
技术研发人员：安飞鹏，晏阳阳，熊进辉，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：河南,41