一种铝合金材料马鞍形结构对接电子束焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种铝合金材料马鞍形结构对接曲面电子束焊接方法，属于焊接技术领域。所述方法包括中，焊接的顺序为外侧面

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金材料马鞍形结构对接电子束焊接方法


[0001]本专利技术属于金属材料焊接
，尤其涉及一种铝合金材料马鞍形结构对接电子束焊接方法。

技术介绍

[0002]铝合金具有良好的耐蚀性、较高的比强度和导热性以及在低温下能保持良好力学性能等特点，在航空航天、轨道交通、武器装备等领域应用十分广泛。在航空航天领域，铝合金封闭异形气动构件类零部件产品的整体化、轻量化程度越来越高，制造精度要求也越来越高。大型油箱对接面为马鞍形结构，以水平中心线为基准观察，水平线上下两侧焊缝分布不均匀，大部分焊缝都分布于水平线以下位置且焊缝形状不对称。焊缝分布的这种不均匀性和不对称性势必会因焊接过程中产生的焊接应力不均与导致油箱产生变形，从而对油箱水平方向直线度产生影响。由于对接面为复杂的马鞍形结构，整体空间结构分为多个平面区域组合的形式，存在多处拐角结构。其中结构中平面对接厚度为3～6mm，在该结构中心对称线两侧位置存在8mm
‑
20mm厚度突变的情况，因此对焊接顺序的规划要求高，且存在的多处拐角及变厚度区域极易形成焊接缺陷，对焊接参数的确定要求高。采取合理的焊接顺序以及合理的焊接参数才能保证减小焊接变形，降低焊缝出现缺陷的概率，获得好的焊接质量。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种铝合金材料马鞍形结构对接电子束焊接方法，该方法针对铝合金材料马鞍形结构复杂对接曲面的焊接，能够保证减小焊接变形，降低焊缝出现缺陷的概率，获得好的焊接质量。
[0004]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]所述马鞍形结构由内弧面，外侧面，大平面，小平面、变厚度区域和拐角面组成，所述内弧面为马鞍形结构件的下方弧面，所述外侧面为马鞍形结构件左右两侧的折面，所述大平面为马鞍形结构件上方的水平面，所述小平面为内弧面及外侧面之间的水平面，所述拐角面为大平面与外侧面之间的折面，所述内弧面和大平面之间为变厚度区域所述变厚度区域整面焊接，厚度从中间向两边逐渐变厚；所述待焊马鞍形结构内弧面，外侧面，大平面、小平面和拐角面厚度为3～6mm；
[0006]所述马鞍形结构的截面为马鞍形，对接面为两个马鞍形结构的端面；
[0007]铝合金材料马鞍形结构对接电子束焊接方法，包括以下步骤：
[0008](1)参数调试：利用与待焊马鞍形结构各个面厚度相同的试板，确定焊接参数，所述参数包括加速电压，焊接电流，焦点位置，焊接速度，真空度；
[0009](2)待焊马鞍形结构对接面前处理；
[0010](3)待焊产品装配：利用工装完成产品的装配；
[0011](4)产品焊接：利用步骤(1)获得的参数，在各个平面相应工作距离下进行焊接，焊
接的顺序为外侧面
‑
内弧面
‑
小平面
‑
大平面
‑
变厚度区域
‑
拐角面；
[0012]焊接所述变厚度区域时，所用电流为由中间到两端逐渐增大的渐变电流，所述渐变电流最大值与最小值之间差值的范围为20mA～60mA。
[0013]进一步的，所述步骤(2)中待焊马鞍形结构对接面前处理过程为，对产品的对接面以及对接面上焊缝中心两侧15mm～35mm区域进行打磨、刮削、酒精擦拭处理，去除铝合金表面油污、氧化皮，直至露出金属本体光泽。
[0014]进一步的，所述步骤(3)中，待焊马鞍形结构装配后各对接面对接高度差在
±
1mm以内，且焊缝间隙宽度小于1mm。
[0015]进一步的，焊接过程在真空舱内进行，真空度6
×
10
‑4Pa～8
×
10
‑4Pa；
[0016]进一步的，所述步骤(4)中，焊接变厚度区域时，渐变电流包括80mA到60mA、60mA到40mA、40mA到60mA和60mA到80mA四个阶段；所述电流可在
±
5mA范围变动。
[0017]进一步的，步骤(3)中，装配工装包括外抱环工装及内撑支撑工装，所述外抱环工装形状与马鞍形结构的大平面和两个外侧面组成的外表面形状相同，贴合马鞍形结构的大平面和两个外侧面，内撑支撑工装与马鞍形结构的内弧面与小平面组成的内表面形状相同，贴合马鞍形结构的内弧面与小平面，外抱环工装与内撑支撑工装固定连接后待焊结构稳定对接。
[0018]进一步的，所述装配工装还包括堵盘和拉杆，所述堵盘设于内撑支撑工装和外抱环工装两端，将拉杆插入堵盘并紧固使待焊结构稳定对接；内撑支撑工装及外抱环工装采用铝合金材料。
[0019]进一步的，焊接拐角面时，采用分段焊接法，下一段焊缝起弧位置在上一段焊缝中间位置。
[0020]进一步的，所述步骤(4)中焊接大平面、外侧面和小平面时使用的焊接参数为加速电压40～60Kv，束流35～45mA，焊接速度800～1000mm/min，焦点位置Jsur+0.03A，扫描方式为“O”字形，扫描宽度
±
2mm。
[0021]进一步的，所述步骤(4)中焊接拐角面使用的电流为30mA
‑
50mA。
[0022]本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：
[0023](1)本专利技术针对马鞍形结构进行了焊接区域划分及焊接顺序设计。电子束焊接过程中，焊接顺序的规划为外侧面
‑
内弧面
‑
小平面
‑
大平面
‑
变厚度区域
‑
拐角面，一方面解决了焊接变形的问题，另一方面减少进出真空舱次数，从而减少了抽放真空的时间，提高了效率。
[0024](2)本专利技术针对马鞍形结构中变厚度区域的焊接的参数设计。变厚度区域对接厚度出现了突变，因此采取一般加大电流的方法容易在厚度逐渐减薄的区域产生热量累积，产生变形量大的问题，本文提出根据厚度变化采用渐变电流的方法，根据厚度变化的趋势，将焊接电流以一定的比例降低，针对不同厚度灵活改变电流，从而可在焊接不同厚度区域有相对合理的热输入。
[0025](3)针对该马鞍形结构件的随形工装设计。该工装针对该马鞍形构件特征设计，外抱环形状贴合该马鞍形结构的大平面和两个外侧面，内撑则贴合该马鞍形结构的内弧面与小平面，避免划伤零部件外表面，保证焊接稳定高效。
附图说明
[0026]图1为本专利技术马鞍形结构件截面对接焊缝形状图；
[0027]图2为本专利技术马鞍形结构件焊接区域划分图；
[0028]图3为本专利技术马鞍形结构件变厚度部位形状图；
[0029]图4为本专利技术电子束焊接工作距离示意图；
[0030]图5为本专利技术焊接试板示意图。
具体实施方式
[0031]下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0032]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金材料马鞍形结构对接电子束焊接方法，其特征在于，所述马鞍形结构由内弧面，外侧面，大平面，小平面、变厚度区域和拐角面组成，所述内弧面为马鞍形结构件的下方弧面，所述外侧面为马鞍形结构件左右两侧的折面，所述大平面为马鞍形结构件上方的水平面，所述小平面为内弧面及外侧面之间的水平面，所述拐角面为大平面与一侧外侧面之间的折面，所述内弧面和大平面之间为变厚度区域，所述变厚度区域整面焊接，厚度从中间向两边逐渐变厚；所述待焊马鞍形结构内弧面，外侧面，大平面、小平面和拐角面厚度为3～6mm；所述马鞍形结构的截面为马鞍形，对接面为两个马鞍形结构的端面；所述铝合金材料马鞍形结构对接电子束焊接方法，包括以下步骤：(1)参数调试：利用与待焊马鞍形结构各个面厚度相同的试板，确定焊接参数，所述参数包括加速电压，焊接电流，焦点位置，焊接速度，真空度；(2)待焊马鞍形结构对接面前处理；(3)待焊产品装配：利用工装完成产品的装配；(4)产品焊接：利用步骤(1)获得的参数，在各个平面相应工作距离下进行焊接，焊接的顺序为外侧面
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内弧面
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小平面
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大平面
‑
变厚度区域
‑
拐角面；焊接所述变厚度区域时，所用电流为由中间到两端逐渐增大的渐变电流，所述渐变电流最大值与最小值之间差值的范围为20mA～60mA。2.根据权利要求1所述的一种铝合金材料马鞍形结构对接电子束焊接方法，其特征在于，所述步骤(2)中待焊马鞍形结构对接面前处理过程为，对产品的对接面以及对接面上焊缝中心两侧15mm～35mm区域进行打磨、刮削、酒精擦拭处理，去除铝合金表面油污、氧化皮，直至露出金属本体光泽。3.根据权利要求1所述的一种铝合金材料马鞍形结构对接电子束焊接方法，其特征在于，所述步骤(3)中，待焊马鞍形结构装配后各对接面对接高度差在
±
1mm以内，且焊缝间隙宽度小于1mm。4.根据权利要求1所述的一种铝合金材料马鞍形结构对接电子束焊接方法，其特征在于，焊接过程...

【专利技术属性】
技术研发人员：武俊飞，孙璐璐，王志敏，李宏伟，姚为，
申请(专利权)人：北京航星机器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：