用于铝合金的真空电子束焊接方法以及真空电子束焊接系统技术方案

本发明专利技术涉及焊接技术领域，具体而言，涉及一种用于铝合金的真空电子束焊接方法以及真空电子束焊接系统。该方法包括在电子束枪头的前端耦合激光清洗装置，采用激光清洗装置产生的激光束对铝合金试件的表面进行清洗去除氧化膜；采用电子束枪头产生的电子束对清洗完的铝合金试件的表面进行焊接；焊接完成后，激光束清洗焊缝表面。该方法，能够有效去除铝合金表面高致密氧化膜，改善焊缝成型，提升焊接质量，并省去了酸碱洗过程，降低了环保要求，减少了环境污染。同时，焊后对焊缝进行真空激光清洗，改善了焊缝外观，同时便于进行焊缝质量检测。

【技术实现步骤摘要】
用于铝合金的真空电子束焊接方法以及真空电子束焊接系统
本专利技术涉及焊接
，具体而言，涉及一种用于铝合金的真空电子束焊接方法以及真空电子束焊接系统。
技术介绍
铝合金材料由于其优良的耐腐蚀性、高比强度、易于加工、无磁性、无低温转变、导电及导热性能好等有点，广泛应用于航空、航天、船舶等领域。但是铝合金极易氧化，在表面形成致密的氧化铝薄膜，熔点高达2050℃，在焊接过程中，容易形成气孔、夹渣等缺陷，降低焊缝力学性能，影响焊接质量。铝合金在焊接过程中极易吸氢，铝合金固态下对氢的溶解度远远低于液态下对氢的溶解度，在焊后冷却凝固过程中，大量的氢来不及从焊缝中析出，进而形成气孔。其次，铝合金中含有镁、锌等低熔点合金元素，在大气中极易烧损，降低焊缝力学性能。另外，铝合金具有较高的热导率，焊接过程需要更高的热量输入。真空电子束焊接是在真空条件下，利用定向高速运动的电子束流撞击工件表面，将电子速流的动能转化为热能使工件熔化，进而实现有效连接的一种焊接方法。电子束作为焊接热源，具有极高的功率密度，穿透能力强，焊缝深宽比大，热影响区小，具有较小的焊接应力及变形。另外，由于在真空环境下进行焊接，可以对熔池进行更好的保护，使得焊缝质量大大优于非真空状态下的焊接质量。综合铝合金材质特性及真空电子束焊接特点，真空电子束焊接较适合于铝合金材料的焊接，并能够获得优良的焊缝接头，满足工业生产对焊接质量的要求。但是，为了获得高质量的焊缝接头，在焊接前，需对焊缝位置进行清洗，去除表面氧化膜。目前，主要采用机械打磨、酸碱洗等传统手段进行清洗，去除效率低、去除效果差、环境不友好等。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种用于铝合金的真空电子束焊接方法，提高清洗效率。本专利技术的第二目的在于提供一种真空电子束焊接系统，能够用于铝合金的真空电子束焊接，提高焊接质量。为了实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：一种用于铝合金的真空电子束焊接方法，包括：在电子束枪头的前端耦合激光清洗装置，采用激光清洗装置产生的激光束对铝合金试件的表面进行清洗去除氧化膜；采用电子束枪头产生的电子束对清洗完的铝合金试件的表面进行焊接；焊接完成后，激光束清洗焊缝表面。在本专利技术较佳的实施例中，采用电子束枪头产生的电子束对清洗完的铝合金试件的表面进行焊接时，激光束的焦点与电子束的焦点在铝合金试件表面的间距为6-10mm。在本专利技术较佳的实施例中，采用激光清洗装置产生的激光束对铝合金试件的表面进行清洗去除氧化膜时，激光束与铝合金试件的表面夹角为锐角，离焦量为-2-2mm；以及激光束清洗焊缝表面时，激光束与铝合金试件表面的夹角为锐角，离焦量为-2-2mm。在本专利技术较佳的实施例中，激光束为短脉冲或超短脉冲激光；短脉冲激光束的平均功率10-50W，重复频率50-100Hz，脉宽50ns-100ns，扫描宽度为5-10mm，扫描速度为1-2m/s；以及超短脉冲激光束的平均功率为50-100W，重复频率为300-400HZ，脉宽为8-10ps，扫描宽度为5-10mm，扫描速度为0.1-0.3m/s。在本专利技术较佳的实施例中，采用电子束枪头产生的电子束对清洗完的铝合金试件的表面进行焊接时，电子束垂直于铝合金试件表面，电子束的焊接电流选用5-10mA，焊接电压为70-150KV，焊接速度为1.0-2.0m/min，离焦量为-2～2mm。在本专利技术较佳的实施例中，采用电子束枪头产生的电子束对清洗完的铝合金试件的表面进行焊接时，焊接起始位置为激光束开始清洁的起始位置。在本专利技术较佳的实施例中，采用电子束枪头产生的电子束对清洗完的铝合金试件的表面进行焊接时，焊接结束位置为激光束结束清洁的位置。在本专利技术较佳的实施例中，采用电子束枪头产生的电子束对清洗完的铝合金试件的表面进行焊接时，控制焊缝间隙在0-0.2mm之间。在本专利技术较佳的实施例中，在激光清洗装置与电子束焊枪之间还设置有吸尘装置；采用激光清洗装置产生的激光束对铝合金试件的表面进行清洗去除氧化膜时，吸尘装置吸收清洗烟尘；激光束清洗焊缝表面时，吸尘装置吸收清洗烟尘。一种真空电子束焊接系统，真空电子束焊接系统包括激光清洗装置、电子束焊接装置以及吸尘装置；激光清洗装置与电子束焊接装置耦合；吸尘装置设置在激光清洗装置与电子束焊接装置之间。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种用于铝合金的真空电子束焊接方法，包括：在电子束枪头的前端耦合激光清洗装置，采用激光清洗装置产生的激光束对铝合金试件的表面进行清洗去除氧化膜；采用电子束枪头产生的电子束对清洗完的铝合金试件的表面进行焊接；焊接完成后，激光束清洗焊缝表面。该方法，能够有效去除铝合金表面高致密氧化膜，改善焊缝成型，提升焊接质量，并省去了酸碱洗过程，降低了环保要求，减少了环境污染。同时，焊后对焊缝进行真空激光清洗，改善了焊缝外观，同时便于进行焊缝质量检测。本专利技术提供的一种真空电子束焊接系统，真空电子束焊接系统包括激光清洗装置、电子束焊接装置以及吸尘装置；激光清洗装置与电子束焊接装置耦合；吸尘装置设置在激光清洗装置与电子束焊接装置之间。该系统，能够用于铝合金的真空电子束焊接，有助于提高焊接质量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。图1为本专利技术实施例提供的用于铝合金的真空电子束焊接方法的示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。本专利技术实施例提供的一种用于铝合金的真空电子束焊接方法，包括：S1、采用激光清洗装置产生的激光束对铝合金试件的表面进行清洗去除氧化膜。通过在电子束枪头的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于铝合金的真空电子束焊接方法，其特征在于，包括：在电子束枪头的前端耦合激光清洗装置，采用所述激光清洗装置产生的激光束对铝合金试件的表面进行清洗去除氧化膜；采用所述电子束枪头产生的电子束对清洗完的所述铝合金试件的表面进行焊接；焊接完成后，所述激光束清洗焊缝表面。

【技术特征摘要】
1.一种用于铝合金的真空电子束焊接方法，其特征在于，包括：在电子束枪头的前端耦合激光清洗装置，采用所述激光清洗装置产生的激光束对铝合金试件的表面进行清洗去除氧化膜；采用所述电子束枪头产生的电子束对清洗完的所述铝合金试件的表面进行焊接；焊接完成后，所述激光束清洗焊缝表面。2.如权利要求1所述的用于铝合金的真空电子束焊接方法，其特征在于，采用所述电子束枪头产生的所述电子束对清洗完的所述铝合金试件的表面进行焊接时，所述激光束的焦点与所述电子束的焦点在所述铝合金试件表面的间距为6-10mm。3.如权利要求2所述的用于铝合金的真空电子束焊接方法，其特征在于，采用所述激光清洗装置产生的所述激光束对所述铝合金试件的表面进行清洗去除氧化膜时，所述激光束与所述铝合金试件的表面夹角为锐角，离焦量为-2-2mm；以及所述激光束清洗焊缝表面时，所述激光束与所述铝合金试件表面的夹角为锐角，离焦量为-2-2mm。4.如权利要求1所述的用于铝合金的真空电子束焊接方法，其特征在于，所述激光束为短脉冲激光束或超短脉冲激光束；所述短脉冲激光束的平均功率10-50W，重复频率50-100Hz，脉宽50ns-100ns，扫描宽度为5-10mm，扫描速度为1-2m/s；以及所述超短脉冲激光束的平均功率为50-100W，重复频率为300-400HZ，脉宽为8-10ps，扫描宽度为5-10mm，扫描速度为0.1-0.3m/s。5.如权利要求1所述的用于铝合金的真空电子束焊接方法，其特征在于，采用所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹云，
申请(专利权)人：南京速镭激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32