一种双层板结构的电子束焊接聚焦电流确定方法技术

本发明专利技术提供一种双层板结构的电子束焊接聚焦电流确定方法，该方法包括：以型面夹角的半角作为待焊试板的焊接角；采用定点瞬时电子束扫描试验方法，提出以束斑可视化观察和测量为手段的聚焦电流调控方法，获得不同型面位置的静态聚焦电流变化趋势；根据“舌形”板结构特点和静态聚焦参数，提出了可视化焊接区域，调控焊接线能量实现双层型面的熔透成形，提出了电子束焊接动态聚焦电流确认方法，提高了焊接工艺研究的效率，减少了试验次数，解决了聚焦电流与束流优化匹配调控难题，从而提高了双层板结构焊接成形质量和焊缝内部质量。板结构焊接成形质量和焊缝内部质量。板结构焊接成形质量和焊缝内部质量。

【技术实现步骤摘要】
一种双层板结构的电子束焊接聚焦电流确定方法


[0001]本专利技术属于电子束焊接、激光焊等自动焊接
，涉及电子束焊接参数确认方法，尤其是涉及一种双层板结构的电子束焊接聚焦电流确定方法。

技术介绍

[0002]随着航空、航天领域结构轻量化、整体化的精密制造需求，焊接领域面临着双层壁面/双层板结构的一次焊接成形的难题，而常规的分次、等厚度截面焊接方法无法解决双层板结构的焊接成形、焊接缺陷及焊接变形等问题。
[0003]常规的熔焊方法主要面对规则的、等厚度的焊接截面结构，由于电子束焊接能量密度高、热输入低、焊接热影响小、焊接质量高等优点，被广泛应用于航空、航天、兵器、电子、船舶行业的精密零件结构的焊接制造。但对于双层壁面/双层板结构，由于两层壁面之间相互遮挡，无法观察到束流与第二层板的作用状态，无法完全获得电子束焊接束斑状态。因此，双层板结构常规电子束焊接存在束流参数调控的难题，特别是聚焦电流参数；而调控并获得上下层板的束流聚焦状态，是影响双层板结构焊缝成形质量的技术关键。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要针对以上问题，提出了一种双层板结构的电子束焊接聚焦电流确定方法，其目的是实现双层板型面的一次性同步焊接成形。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种双层板结构的电子束焊接聚焦电流确定方法，包括以下步骤：
[0006]S01：以型面夹角的半角作为待焊试板的焊接角，按照所述焊接角对所述待焊试板进行焊前装配；
[0007]S02：以完成所述焊前装配的所述待焊试板的上层板边缘线为中心，进行定点瞬时扫描试验，通过调控聚焦电流，使上下层板形成大致呈等径的圆环斑束，并使上下层板束流呈对称分布、上下层板的束斑形貌趋于一致、且不完全熔透待焊试板，以获得在试验路径上不同位置的最终静态聚焦电流；
[0008]S03：在距待焊试板的上层板边缘线位置一段距离设置可视化焊接区；
[0009]S04：在所述可视化焊接区，以上述获得的最终静态聚焦电流进行焊接电流调控试验，使上层板焊缝、下层板焊缝完全熔透成型，通过试验获得不同位置的焊接电流参数；
[0010]S05：以所获得的焊接电流参数为基准，在所述可视化焊接区域再次进行焊接试验，通过进一步调控聚焦电流参数，使上下层板电子束束斑、焊缝形貌趋于一致，获得不同位置的动态焊接聚焦电流，将所述动态焊接聚焦电流作为确定的电子束焊接聚焦电流。
[0011]进一步地，在步骤S05中，将所述动态焊接聚焦电流作为确定的电子束焊接聚焦电流之后，还包括：在待焊试板远离上层板边缘的不可视区域，采用选取的电压、速度及确定的焊接电流、动态聚焦电流参数，进行焊接验证试验。
[0012]进一步地，在所述焊接验证试验中，对动态焊接聚焦电流进行微调，以在相同截面
位置的上、下层焊缝宽度偏差不大于
±
1mm，焊缝内部质量满足标准，以该微调后的动态焊接聚焦电流作为最终确定的焊接聚焦电流。
[0013]进一步地，还包括初始聚焦电流的获取，以该初始聚焦电流为基准，在步骤S02中采用大束流的方式进行定点瞬时扫描试验完成步骤S02中的操作；其中，所述初始聚焦电流的获取包括：
[0014]以待焊试板的上层板边缘线为中心，采用小束流进行定点瞬时扫描试验，以在上层板、下层板上形成近似呈半圆形圆环的束斑轨迹，选取不少于三个点位进行聚焦电流的调控，使上下层板束斑轨迹合拢形成大致呈等径的圆环束斑，以获得不同位置的初始聚焦电流。
[0015]进一步地，获取初始聚焦电流所进行定点瞬时扫描试验的参数为：采用1～2mA的小束流、设置2mm以上辐值的圆波形；获取最终静态聚焦电流所进行的顶点瞬时扫描试验的参数为：采用5～10mA大束流、2mm以上辐值的圆波形。
[0016]进一步地，在步骤S02中，使上下层板形成大致呈等径的圆环斑束，并使上下层板束流呈对称分布、上下层板的束斑形貌趋于一致、且不完全熔透待焊试板的确定方式包括：通过CCD图像观察和测量分析上、下层板扫描束斑轨迹直径，若尺寸偏差大于
±
1mm，再次进行试验调控聚焦电流直至满足偏差不大于
±
1mm。
[0017]进一步地，在步骤S03中，所述可视化焊接区为距离上层板边缘横向10～50mm的区域。
[0018]进一步地，在步骤S05中，使上下层板电子束束斑、焊缝形貌趋于一致的确定方式包括：测量上、下层板焊缝的宽度，在尺寸偏差满足不大于
±
1mm条件下，确定动态焊接聚焦电流；否则，继续进行动态聚焦电流的调控试验。
[0019]进一步地，试验所采用的待焊试板结构为上层板窄、下层板宽的舌形板。
[0020]本专利技术的上述技术方案具有如下优点：提出以型面夹角的半角作为焊接角度的装配方法，不仅增加了束流束斑的可视化范围，而且有利于上/下层板热输入能量参数的对称调控，为电子束焊接聚焦电流的调控提供了基础条件；采用定点瞬时电子束扫描试验方法，提出以束斑可视化观察和测量为手段的聚焦电流调控方法，获得不同型面位置的静态聚焦电流变化趋势；根据静态聚焦参数，提出了可视化焊接区域，调控焊接线能量实现双层型面的熔透成形，最终得到电子束焊接动态聚焦电流的确认，提高了焊接工艺研究的效率，减少了试验次数，解决了聚焦电流与束流优化匹配调控难题，从而提高了双层板结构焊接成形质量和焊缝内部质量，为双层板/多层板结构提供一种新电子束焊接参数确定方法。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例披露的第一种双层板焊接截面剖视结构示意图。
[0022]图2为本专利技术实施例披露的第二种双层板焊接截面剖视结构示意图。
[0023]图3为本专利技术实施例披露的第一种双层试板对接结构示意图。
[0024]图4为本专利技术实施例披露的第二种双层试板对接结构示意图。
[0025]图5为本专利技术实施例披露的第一种“舌形”板试验立体结构示意图。
[0026]图6为图5中的第一种“舌形”板试验俯视结构示意图。
[0027]图7为本专利技术实施例披露的第二种“舌形”板试验立体结构示意图。
[0028]图8为本专利技术实施例披露的一种电子束束流调控结构示意图。
[0029]图9为本专利技术实施例披露的静态聚焦定点瞬时扫描试验立体结构示意图。
[0030]图10为图9中的静态聚焦定点瞬时扫描试验俯视结构示意图。
[0031]图11为本专利技术实施例披露的可视化焊接区域及焊接成型立体结构示意图。
[0032]图12为图11中的可视化焊接区域及焊接成型俯视结构示意图。
具体实施方式
[0033]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0034]本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双层板结构的电子束焊接聚焦电流确定方法，其特征在于，包括以下步骤：S01：以型面夹角的半角作为待焊试板的焊接角，按照所述焊接角对所述待焊试板进行焊前装配；S02：以完成所述焊前装配的所述待焊试板的上层板边缘线为中心，进行定点瞬时扫描试验，通过调控聚焦电流，使上下层板形成大致呈等径的圆环斑束，并使上下层板束流呈对称分布、上下层板的束斑形貌趋于一致、且不完全熔透待焊试板，以获得在试验路径上不同位置的最终静态聚焦电流；S03：在距所述待焊试板的上层板边缘线位置一段距离设置可视化焊接区；S04：在所述可视化焊接区，以上述获得的最终静态聚焦电流进行焊接电流调控试验，使上层板焊缝、下层板焊缝完全熔透成型，通过试验获得不同位置的焊接电流参数；S05：以所获得的焊接电流参数为基准，在所述可视化焊接区域再次进行焊接试验，通过进一步调控聚焦电流参数，使上下层板电子束束斑、焊缝形貌趋于一致，获得不同位置的动态焊接聚焦电流，将所述动态焊接聚焦电流作为确定的电子束焊接聚焦电流。2.如权利要求1所述的一种双层板结构的电子束焊接聚焦电流确定方法，其特征在于，在步骤S05中，将所述动态焊接聚焦电流作为确定的电子束焊接聚焦电流之后，还包括：在待焊试板远离上层板边缘的不可视区域，采用选取的电压、速度及确定的焊接电流、动态聚焦电流参数，进行焊接验证试验。3.如权利要求2所述的一种双层板结构的电子束焊接聚焦电流确定方法，其特征在于，在所述焊接验证试验中，对动态焊接聚焦电流进行微调，以在相同截面位置的上、下层焊缝宽度偏差不大于
±
1mm，焊缝内部质量满足标准，以该微调后的动态焊接聚焦电流作为最终确定的焊接聚焦电流。4.如权利要求1所述的一种双层板结构的电子束焊接聚焦电流确定方法，其特征在于，还包括初始聚焦电流的获取，以该初始聚焦电流为基准，在步骤S02中采用大束流的方式进行定点瞬...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐振云，付鹏飞，李立航，毛智勇，赵桐，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：