一种用于大厚度铝合金电子束焊缝质量及变形控制方法技术

本发明专利技术公开了一种用于大厚度铝合金电子束焊缝质量及变形控制方法，首先采用背面定位支撑块，固定待焊产品的焊缝位置；根据待焊产品的焊缝位置角度，基于试验件进行焊前试验，获得焊接参数；再根据获得的焊接参数，对待焊产品进行预焊、正式焊，将整个待焊产品的焊缝焊透。通过本方法的应用，解决了装配精度、焊缝成形、内部质量等焊接问题。内部质量等焊接问题。内部质量等焊接问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于大厚度铝合金电子束焊缝质量及变形控制方法


[0001]本专利技术涉及一种用于大厚度铝合金电子束焊缝质量及变形控制方法，属于电子束焊接


技术介绍

[0002]电子束焊接是一种航空、航天常用的高能束焊接方法之一，相对于其他焊接方法，电子束焊接具有能力密度高、深宽比大、焊接变形小的优点，但必须在真空环境下使用。电子束焊接因可以形成狭窄的的熔合区和热影响区，焊缝深宽比为10：1到50:1，特别适合于大厚度铝合金单面焊接双面成型。
[0003]大厚度铝合金(厚度20mm以上)，焊接过程中，要求较高的装配及焊接精度，焊接前装配时焊缝间隙不大于0.2mm，错边不大于0.3mm；大厚度铝合金焊接时的，焊接熔池中熔融金属重力影响增加，容易出现正面凹陷、背面过大余高问题的出现；对于环形焊缝，在电子束收束时，焊接熔池金属冷却过快，无法有效填满焊缝形成“深匙孔”，从而极易在该位置的内部留下空腔孔洞缺陷，如图7所示。有起始、终止焊缝，一般通过引弧板将孔洞缺陷留在工艺引弧板上，但是对于环焊缝，无法通过引弧板来解决此问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的问题是：克服现有技术上的不足，提出一种用于大厚度铝合金电子束焊缝质量及变形控制方法，解决了装配精度、焊缝成形、内部质量等焊接问题。
[0005]本专利技术解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：
[0006]一种用于大厚度铝合金电子束焊缝质量及变形控制方法包括：
[0007]采用背面定位支撑块，固定待焊产品的焊缝位置；
[0008]根据待焊产品的焊缝方向角度，基于试验件进行焊前试验，获得焊接参数；试验过程中试验件要与待焊产品的焊接方向、角度一致；
[0009]根据获得的焊接参数，对待焊产品先进行预焊，加强焊缝位置强度；再进行正式焊，将整个待焊产品的焊缝焊透。
[0010]优选的，所述背面定位支撑块横跨在焊缝上，中部设有凹型的焊漏槽。
[0011]优选的，在进行焊前试验前，将试验件放置在角度调整工装上；
[0012]所述角度调整工装用于固定试验件进行焊接的角度，包括底座、支撑板、转动轴、角度定位螺钉；
[0013]底座上安装转动轴，若干件相同的支撑板并排安装在转动轴上，能够围绕转动轴旋转，并通过角度定位螺钉固定每一个支撑板的角度；
[0014]每件支撑板的中部设有凹型的焊漏槽。
[0015]优选的，进行横焊时，将试验件的焊缝放置在各支撑板的焊漏槽槽口的连线上。
[0016]优选的，进行纵焊时，将试验件的焊缝放置在各支撑板的间隔缝隙上。
[0017]优选的，根据焊前试验获得的焊接参数，将焊接电流设置为焊接参数中焊接电流
的1/10～1/5进行预焊；再将焊接电流设置为焊接参数中焊接电流，在预焊的同一位置进行正式焊。
[0018]优选的，对于环形焊缝，起弧时焊接电流线性上升、聚焦电流保持不变；收弧时焊接电流线性下降并增大聚焦电流，使电子束焦点逐渐上移，最终移出待焊产品表面。
[0019]优选的，将所述背面定位支撑块焊接固定在焊缝两侧。
[0020]优选的，焊接参数包括加速电压、焊接电流、聚焦电流、枪与工件间距离、扫描。
[0021]本专利技术与现有技术相比的优点在于：
[0022]本专利技术可以满足大厚度铝合金材料的焊接过程质量要求，可以减少焊接变形，保证焊接精度；减少试验件焊接参数与实际焊缝参数不一致性；环焊缝焊接增加聚焦电流调节，调整焦点位置，降低内部缺陷。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例背面定位支撑块结构示意图；
[0024]图2为本专利技术实施例背面定位支撑块使用示意图；
[0025]图3为本专利技术实施例角度调整工装示意图；
[0026]图4为本专利技术实施例纵焊试验时角度调整工装使用示意图；
[0027]图5为本专利技术实施例横焊试验时角度调整工装使用示意图；
[0028]图6为本专利技术实施例预焊与正式焊形式；
[0029]图7为本专利技术实施例环焊位置收弧缺陷；
[0030]图8为本专利技术实施例焊接电流和聚焦电流同时调整曲线；
[0031]图9为本专利技术实施例焊接电流和聚焦电流同时调整时焦点位置变化。
[0032]具体实施方法
[0033]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合说明书附图对本专利技术做进一步详细的说明。
[0034]本专利技术提出了一种大厚度铝合金电子束焊缝质量及变形控制方法，包括：
[0035](1)根据产品装配要求，采用背面定位支撑块，将焊缝位置固定，防止被焊件移动时，焊缝位置的间隙、错边等发生变动。
[0036]背面定位支撑块与被焊材料保持一致，本实施例中支撑块尺寸50*60mm，在应用中该尺寸视被焊件支撑强度而定。如图1所示，支撑块中间有一凹槽为焊漏槽，用于防止电子束焊接时因焊接厚度变化影响背面成型。如图2所示，将定位块横跨在焊缝上，用手工氩弧焊或其他焊接方法，将其焊接在被焊产品上，保证焊缝对齐的情况下，焊缝位置不再移动，来解决焊装精度控制问题。
[0037](2)根据产品焊缝位置实际角度进行焊前试验，必须保证焊接方向、角度与产品一致，从而保证焊接电流、聚焦电流和焊接速度等参数在产品上的适用性。
[0038]试验件的厚度、试验件焊接方向、角度需要与产品状态相一致。大厚度铝合金焊接时，因焊接速度低、输入能量大的原因，熔融金属流动性大，容易在背面形成焊瘤，正面形成凹陷。不同角度焊缝焊接参数不同。于是设计了角度调整工装，根据产品焊缝位置角度，使焊前试验件的焊接方向、角度与产品保持一致(一般大厚度焊接时横焊或纵焊，不适用其它焊接方向)。这里的位置是指焊缝在产品上的位置类型，如是横缝、纵缝，角度是指焊缝与水
平面的夹角。如图3所示，包括底座1、支撑板2、角度定位螺钉3、转动轴4，底座1上有2件支撑板2，支撑板可以围绕转动轴4旋转，通过角度定位螺钉3固定支撑板的角度。
[0039]角度调整工装使用时，首先根据产品焊接角度，调整角度定位螺钉。角度确定后，根据横焊或纵焊，将试验件放置在支撑板上，如图4所示，在角度调整工装调整好角度后，将纵焊试验件放于工装上，焊缝正对于工装上的支撑板间隙位置，从而可以进行纵缝焊接试验；如图5所示，在角度调整工装调整好角度后，将横焊试验件放于工装上，焊缝正对于工装上的横焊焊漏槽位置，从而可以进行横焊焊接试验。
[0040]通过采用不同的焊接参数进行多次焊前试验，获得最优的焊接参数，焊接参数包括加速电压、焊接电流、聚焦电流、枪与工件间距离、扫描。
[0041](3)产品焊接时，分为两个阶段，首先进行预焊，然后进行正式焊，减少产品焊接应力变形。
[0042]通过焊前试验获得优化的焊接参数，此电流自定义为大电流。预焊时，将焊接电流设置为小电流，小电流约为大电流的1/10～1/5，根据板厚不同，小电流焊接可以实现一定深度(如60mm厚，预焊深度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于大厚度铝合金电子束焊缝质量及变形控制方法，其特征在于，包括：采用背面定位支撑块，固定待焊产品的焊缝位置；根据待焊产品的焊缝方向角度，基于试验件进行焊前试验，获得焊接参数；试验过程中试验件要与待焊产品的焊接方向、角度一致；根据获得的焊接参数，对待焊产品先进行预焊，加强焊缝位置强度；再进行正式焊，将整个待焊产品的焊缝焊透。2.根据权利要求1所述的一种用于大厚度铝合金电子束焊缝质量及变形控制方法，其特征在于，所述背面定位支撑块横跨在焊缝上，中部设有凹型的焊漏槽。3.根据权利要求1所述的一种用于大厚度铝合金电子束焊缝质量及变形控制方法，其特征在于，在进行焊前试验前，将试验件放置在角度调整工装上；所述角度调整工装用于固定试验件进行焊接的角度，包括底座、支撑板、转动轴、角度定位螺钉；底座上安装转动轴，若干件相同的支撑板并排安装在转动轴上，能够围绕转动轴旋转，并通过角度定位螺钉固定每一个支撑板的角度；每件支撑板的中部设有凹型的焊漏槽。4.根据权利要求3所述的一种用于大厚度铝合金电子束焊缝质量及变形控制方法，其特征在于，进行横焊时，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏松，王久立，曾如川，曹慧祥，姚永鸿，张俊林，刘保荣，巩生波，黄宁，姜坤，
申请(专利权)人：北京卫星制造厂有限公司，
类型：发明
国别省市：