一种真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法技术

本发明专利技术属于电子束焊接技术领域，具体为一种真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法，它适用于坯料的真空电子束焊接过程。该工艺包括：首先将待焊坯料进行机械打磨并将待焊接面进行清洁处理，将待焊坯料进行堆垛，相邻坯料错边控制在2mm内；焊接时首先对焊缝点焊固定，然后通过散焦电子束预扫描焊缝进行预热，预热后开始焊接，焊接完成后，通过散焦电子束扫描焊缝进行缓冷。该发明专利技术解决了在焊接过程中难焊接坯料由于温度太低、冷速过快，应力过大造成焊缝开裂的问题，从而解决了难焊接金属的封焊难题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法


[0001]本专利技术属于电子束焊接
，具体为一种真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法，它适用于坯料的真空电子束焊接过程。

技术介绍

[0002]金属构筑成形技术是近10年来提出的一项全新的大锻件制造技术，该项技术以多块均质化的小尺寸板坯为基元，经表面清洁、真空封装、高温加热、变形连接、锻造成形等步骤，消除界面，实现“无痕”连接，最终获得一体化的大尺寸均质构件。这项技术将传统的锻造手段和新兴的增材制造巧妙结合，大幅缩短了实验室材料到工程化构件在性能水平上的差距，特别适合解决核电领域关键大构件的均质化制备难题。
[0003]真空封装是构筑成形过程的重要工序，由于42CrMo、模具钢、45#钢等特厚(其厚度范围一般为150mm～400mm)坯料在焊接和焊后冷却过程中焊接应力较大，容易造成焊缝开裂等问题，构筑成形技术很难直接应用。传统上采用的焊接前整体预热会造成待焊坯料的表面氧化，坯料间界面在后续构筑过程中无法消除，导致构筑失败。通过加热装置在真空室中对待焊坯料预热的方式，装置及工艺复杂，影响生产效率。因此，如果能直接采用真空电子束对待焊坯料实施焊前预热和焊后缓冷的方式来释放部分焊接应力，可以有效抑制裂纹的萌生，解决难焊接金属的封装难题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法，解决难焊接金属的真空封装难题，用于防止难焊接金属在电子束焊接过程产生焊接裂纹。
[0005]本专利技术的技术方案是：/>[0006]一种真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法，依次包括如下步骤：
[0007]1)将长宽或直径等尺寸的待焊坯料进行清洁处理，处理后将待焊坯料进行堆垛；
[0008]2)将堆垛后的待焊坯料放入真空室内，并在真空下对相邻待焊坯料之间的焊缝进行点焊固定；
[0009]3)将点焊固定后的待焊坯料采用散焦电子束对待焊位置进行扫描预热；
[0010]4)将扫描预热后的待焊坯料进行电子束聚焦焊接；
[0011]5)将电子束聚焦焊接后的坯料采用散焦电子束对焊缝进行扫描缓冷，完成焊接。
[0012]所述的真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法，在步骤1)中，堆垛后相邻待焊坯料间错边小于2mm，缝隙小于1mm。
[0013]所述的真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法，在步骤2)中，当待焊坯料为方形时，先点焊固定一条焊缝，将待焊坯料旋转180
°
，对第二条焊缝点焊固定，再旋转90
°
点焊固定第三条焊缝，然后旋转180
°
点焊固定第4条焊缝，直至将所有焊缝完成点焊固定；当待焊坯料为圆柱形时，按照顺时针或逆时针顺序依次对焊缝点焊，每层焊缝的焊点为4～8个均匀分布，直至将所有焊缝完成点焊固定；多层焊缝同时焊接时，点焊完成一层后再点焊第二
层，由上到下依次对各层焊缝进行点焊固定。
[0014]所述的真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法，在步骤3)中，对待焊坯料扫描预热时，扫描宽度为20～40mm，束流强度50mA～150mA，扫描速度为200～400mm/min。
[0015]所述的真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法，扫描预热顺序为：将待焊坯料按顺时针或逆时针方向旋转，依次扫描预热该层的所有待焊缝隙，通过电子束产生的热量加热待焊坯料，每层缝隙焊接前对该层缝隙扫描预热重复进行2～3次。
[0016]所述的真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法，在步骤4)中，焊接时，真空室的气压为7
×
10
‑2Pa以下。
[0017]所述的真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法，在步骤4)中，焊接顺序为：当待焊坯料为方形时，先焊接一条焊缝，将坯料旋转180
°
，焊接第二条焊缝，再旋转90
°
焊接第三条焊缝，然后旋转180
°
焊接第4条焊缝，直至将所有焊缝完成焊接；当待焊坯料为圆柱形时，按照顺时针或逆时针顺序旋转焊接，直至将所有缝隙完成焊接。
[0018]所述的真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法，多层待焊坯料同时焊接时，将步骤4)的扫描预热和步骤5)的焊接相结合，由上到下逐层进行扫描预热和焊接；先按照步骤4)工艺扫描预热最上层的缝隙，并按照步骤5)工艺焊接最上层的缝隙；完成最上层焊缝的焊接后，按照步骤4)相同的工艺对第二层缝隙进行扫描预热，按照步骤5)相同的工艺进行第二层缝隙的焊接；按照相同的扫描预热后焊接工艺由上到下按层依次完成所有层缝隙的焊接。
[0019]所述的真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法，在步骤5)中，对焊缝扫描缓冷时，扫描宽度为30～60mm，束流强度80～200mA，扫描速度为250～500mm/min。
[0020]所述的真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法，扫描缓冷顺序为：按照顺时针或逆时针由上到下依次扫描各层焊缝；电子束扫描缓冷重复进行2～3次，每次扫描时间间隔为15～30min。
[0021]本专利技术的设计思想是：
[0022]本专利技术首先通过电子束在真空条件下进行扫描预热，然后焊接，从而减小焊接应力，最后通过电子束扫描的方式进行缓冷进一步释放焊接应力，使坯料焊接应力达到一个较低水平，实现难焊接金属的焊接。
[0023]相对于现有技术，本专利技术的优点及有益效果是：
[0024]1、本专利技术通过电子束均匀扫描待焊金属表面焊接区域，可以达到预热和缓冷的作用，从而减小焊接应力，省去了焊前预热的设备和工序，方法简便，提高生产效率。
[0025]2、本专利技术通过电子束预热工件，预热过程在真空环境下完成，避免待焊坯料接触面高温氧化。
[0026]3、本专利技术可以实现难焊接金属的真空封装，防止焊缝开裂。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要的附图做简单地介绍：
[0028]图1为电子扫描预热示意图。
[0029]图2为电子扫描缓冷示意图。
[0030]图3为局部焊缝外观图。
[0031]图中编号说明：1待焊坯料，2电子束发射枪，3散焦电子束。
具体实施方式
[0032]在具体实施过程中，本专利技术提供一种真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法，首先以锻坯、铸坯、轧坯等待焊坯料作为焊接基元，通过表面机加工和清洁处理后，将两个以上待焊坯料堆垛在一起，然后采用散焦电子束对坯料待焊接位置进行局部预热，预热后开始聚焦焊接，焊接完成后，通过散焦电子束对焊缝进行缓冷，最终实现待焊坯料的真空封焊。该方法的具体步骤如下：
[0033]第一步，将长宽或直径等尺寸的待焊坯料进行清洁处理。采用机械研磨待焊接表面，采用酒精或丙酮进行清洗，保障金属表面的高度清洁，露出新鲜金属。
[0034]第二步，将清理后的多块待焊坯料进行堆垛，使相邻两块待焊坯料的上下表面接触对齐。相邻两块待焊坯料的上下表面接触对齐，对齐后侧面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法，其特征在于，依次包括如下步骤：1)将长宽或直径等尺寸的待焊坯料进行清洁处理，处理后将待焊坯料进行堆垛；2)将堆垛后的待焊坯料放入真空室内，并在真空下对相邻待焊坯料之间的焊缝进行点焊固定；3)将点焊固定后的待焊坯料采用散焦电子束对待焊位置进行扫描预热；4)将扫描预热后的待焊坯料进行电子束聚焦焊接；5)将电子束聚焦焊接后的坯料采用散焦电子束对焊缝进行扫描缓冷，完成焊接。2.根据权利要求1所述的真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法，其特征在于，在步骤1)中，堆垛后相邻待焊坯料间错边小于2mm，缝隙小于1mm。3.根据权利要求1所述的真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法，其特征在于，在步骤2)中，当待焊坯料为方形时，先点焊固定一条焊缝，将待焊坯料旋转180
°
，对第二条焊缝点焊固定，再旋转90
°
点焊固定第三条焊缝，然后旋转180
°
点焊固定第4条焊缝，直至将所有焊缝完成点焊固定；当待焊坯料为圆柱形时，按照顺时针或逆时针顺序依次对焊缝点焊，每层焊缝的焊点为4～8个均匀分布，直至将所有焊缝完成点焊固定；多层焊缝同时焊接时，点焊完成一层后再点焊第二层，由上到下依次对各层焊缝进行点焊固定。4.根据权利要求1所述的真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法，其特征在于，在步骤3)中，对待焊坯料扫描预热时，扫描宽度为20～40mm，束流强度50mA～150mA，扫描速度为200～400mm/min。5.根据权利要求1或4所述的真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法，其特征在于，扫描预热顺序为：将待焊坯料按顺时针或逆时针方向旋转，依次扫描预热该层的所有待焊缝隙，通过电子束产生的热量加热待焊...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵龙哲，李敏，徐斌，孙明月，任秀凤，刘朝晖，银伟，武玉喜，李殿中，
申请(专利权)人：伊莱特能源装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：