一种消除电子束焊缝根部缩孔缺陷的方法技术

本发明专利技术公开了一种消除电子束焊缝根部缩孔缺陷的方法，该方法通过在焊接过程中限定扫描函数的形状，并限定扫描函数的幅值大小，使得焊缝根部形貌得到改变，根部缩孔缺陷彻底消除，能够显著提高零件的焊接质量，同时对其他焊接缺陷的产生也具有很好的抑制效果；通过该方法焊接的焊缝，能够使焊缝截面变的较为平直，接近于平行焊缝，可以显著降低零件角变形。该方法可有效提高零件，尤其是采用非穿透焊焊接头零件的电子束焊接质量。

【技术实现步骤摘要】
一种消除电子束焊缝根部缩孔缺陷的方法
本专利技术属于焊接
，具体的是涉及一种消除电子束焊缝根部缩孔缺陷的方法。
技术介绍
电子束焊是一种高能量密度的焊接方法，具有深宽比大，焊接变形小等优点，因此广泛应用于航空、航天及原子能工业。但是对于一些由于设计要求或结构限制只能采用非穿透焊接或部分熔透焊接的零件，焊缝根部易出现根部缩孔缺陷(如图1所示)，这种缺陷在钛合金材料零件表现尤其严重，钛合金材料焊缝气孔敏感性高，对焊接参数选择比较敏感，当焊接参数选择不合适时甚至会出现整周焊缝根部缩孔缺陷的情况。根部缩孔会降低焊接接头强度，同时也容易成为裂纹萌生的源头。一般零件出现此类缺陷时可以通过补焊进行消除，但一些转子类零件由于结构限制，在焊接前尺寸一般均已加工至最终状态，且形位公差要求极其严格，补焊导致零件报废的风险极大。根部缩孔缺陷的产生通常认为是由于焊缝根部较窄在冷却过程中由于存在较大的蒸汽压，金属来不及填充便已凝固导致。为消除焊缝根部缩孔缺陷一般采用增加接头锁底厚度的方法使根部缩孔缺陷完全引入到焊接锁底内，通过车除焊接锁底消除根部缩孔缺陷，但实际生产中即使焊接锁底较厚，但车除焊接锁底后仍然存在部分缩孔无法完全消除，形成焊缝表面缩孔的情况，另外较厚的焊接锁底会降低零件加工效率，增加零件生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种消除电子束焊缝根部缩孔缺陷的方法，以解决现有技术中能够缩孔难以完全消除的情况。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种消除电子束焊缝根部缩孔缺陷的方法，包括以下步骤：步骤1，将待焊接零件固定在焊机工作台上，抽真空；步骤2，进行电子束焊接，焊接过程中，扫描函数为拟正弦函数，所述扫描函数沿焊缝方向的函数幅值为0；按照设定参数焊接，直至焊缝焊接结束。本专利技术的进一步改进在于：优选的，步骤1中，所述待焊接零件固定在焊机工作台焊接以前，清理待焊区。优选的，步骤2中，所述焊接函数在垂直于焊缝方向的函数幅值为(1.4-2.0)mm。优选的，步骤2中，焊接过程的扫描频率为(200～400)Hz。优选的，步骤2中，焊接过程的聚焦电流采用表面聚焦。优选的，步骤2中，焊接后焊缝的根部分叉。优选的，步骤2中，焊接后有两个焊缝根部。优选的，步骤2中，焊接过程中的束流为(20～25)mA。优选的，步骤2中，焊接过程中的焊接速度为(5～8)mm/s。优选的，，步骤2中，焊接过程中的加速电压为150KV。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术公开了一种消除电子束焊缝根部缩孔缺陷的方法，该方法通过在焊接过程中限定扫描函数的形状，并限定扫描函数的幅值大小，使得焊缝根部形貌得到改变，根部缩孔缺陷彻底消除，能够显著提高零件的焊接质量，同时对其他焊接缺陷的产生也具有很好的抑制效果；通过该方法焊接的焊缝，能够使焊缝截面变的较为平直，接近于平行焊缝，可以显著降低零件角变形。该方法可有效提高零件，尤其是采用非穿透焊焊接头零件的电子束焊接质量。【附图说明】图1为焊缝根部缩孔缺陷示意图；图2为本专利技术的扫描函数运动轨迹和速度示意图；图3为本专利技术形成的焊缝截面形貌示意图；图4为钉尖形焊缝截面示意图；图5为本专利技术实施例1制备出的实物焊缝形貌示意图。其中：1-第一零件；2-第二零件；3-焊缝；4-接头锁底；5-焊缝根部；6-根部缩孔。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，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；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“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；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。本专利技术的公开了一种消除电子束焊缝根部缩孔缺陷的方法，是一种特殊的函数设定改变焊缝根部5结构形貌以实现消除焊缝根部缩孔缺陷的目的。在焊接过程中加入扫描函数，扫描函数在垂直焊缝方向幅值设为(1.4～2.0)mm，沿焊缝方向的函数幅值设置为0，扫描频率(200～400)Hz，焊接过程中扫描函数以拟正弦波轨迹运动，即y＝Asinx，其中A为函数在垂直焊缝方向的幅值，x为运动周期，即设定频率的倒数，此时扫描函数的运动速度v为y的导数y′＝Acosx，为余弦函数。由于扫描函数的轨迹为正弦函数，扫描速度为余弦函数，结合示意图2可以看出：电子束束斑轨迹y运动到焊缝边沿时对应的移动速度v为0，导致电子束束斑在焊缝边沿附近停留时间长，焊缝熔深大；而当电子束束斑轨迹y运动到焊缝中心线附近时对应的移动速度v最大，即电子束束斑在焊缝中心附近停留时间短，焊缝熔深小，最终的结果使焊缝根部形成了特殊的双“V”型形貌(如图3所示)，焊缝3截面相对平直，焊缝根部5较宽且出现分叉，呈双“V”型形貌，形成两个焊缝根部5，这与不使用函数或使用传统的圆/椭圆/三角函数形成的钉尖形焊缝根部5(如图4所示)有显著差别。本实施中，聚焦电流根据焊接距离采用表面聚焦；束流及焊接速度根据零件材料及接头厚度确定，焊接速度宜尽量降低。在本实施例中研究中的16mm厚的钛合金接头，在加速电压为150KV的高压电子束焊机焊接，使用的束流为20-25mA，焊接速度为5-8mm/s。通过本专利技术所采用的的方法进行零件焊接时，焊缝根部形貌呈双“V”型，焊缝根部的宽度(体积)增大，使焊缝根部蒸汽压降低，有助于熔池液态金属流入、填满焊缝根部，配合严格的焊接过程控制，可以彻底消除焊缝根部缺陷，提高零件的一次焊接合格率。同时使用本专利技术所采用的的方法进行零件的焊接时，焊缝根部宽度增加，使焊缝截面在焊缝深度方向更加平直，不仅有助于减小零件的角变形，也能够使焊缝内部组织、成份更加均匀，有利用提高焊缝的力学性能，延长零件的使用寿命。实施例1(1)按工艺文件要求将零件表面及待补焊区域清理干净后进行装配；(2)将装配好的零件固定到焊机工作台上，待真空室真空度达到规定值后准备焊接；(3)输入焊接参数进行电子束焊接。聚焦电流根据焊接距离采用表面聚焦，束流及焊接速度根据零件材料及接头厚度确定。在本专利技术的研究中16mm厚的钛合金接头，在加速电压为150KV的高压电子束焊机焊接，采用的束流为20mA，焊接速度为5mm/s，扫描函数以拟正弦函数轨迹运动，垂直焊缝方向函数幅值为1.4mm，沿焊缝方向的函数幅值为0，扫本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种消除电子束焊缝根部缩孔缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，将待焊接零件固定在焊机工作台上，抽真空；/n步骤2，进行电子束焊接，焊接过程中，扫描函数为拟正弦函数，所述扫描函数沿焊缝方向的函数幅值为0；按照设定参数焊接，直至焊缝焊接结束。/n

【技术特征摘要】
1.一种消除电子束焊缝根部缩孔缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将待焊接零件固定在焊机工作台上，抽真空；
步骤2，进行电子束焊接，焊接过程中，扫描函数为拟正弦函数，所述扫描函数沿焊缝方向的函数幅值为0；按照设定参数焊接，直至焊缝焊接结束。


2.根据权利要求1所述的一种消除电子束焊缝根部缩孔缺陷的方法，其特征在于，步骤1中，所述待焊接零件固定在焊机工作台焊接以前，清理待焊区。


3.根据权利要求1所述的一种消除电子束焊缝根部缩孔缺陷的方法，其特征在于，步骤2中，所述焊接函数在垂直于焊缝方向的函数幅值为(1.4-2.0)mm。


4.根据权利要求1所述的一种消除电子束焊缝根部缩孔缺陷的方法，其特征在于，步骤2中，焊接过程的扫描频率为(200～400)Hz。


5.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，武建勋，王建涛，韦瑾，王一迪，徐梦丹，周泉，王涛，
申请(专利权)人：中国航发动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61