【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料焊接，特别涉及一种铍铝合金的真空电子束焊接方法。
技术介绍
1、铍铝合金是具有优异的力学、热学、光学、机加性能的轻质合金，在航空航天、高端民用技术等领域有着重要的应用。目前铍铝合金的制备方法包括粉末冶金和熔模铸造两种方法。其中，粉末冶金方法制备的铍铝合金晶粒尺寸较小，合金强度高，均匀性好，但是对于复杂结构件难以净成形，毛坯件加工余量大，制造成本高。熔模铸造方法工艺简单、周期短、成本低，但是对于大尺寸结构件易出现偏析、缩松、孔洞等缺陷，使合金强度低。因此，对于形状复杂、尺寸大的铍铝合金结构件，单纯的铸造、粉末冶金等制备方法已不能满足其较高的工程需求。而铍铝合金的焊接技术对于扩大铍铝合金工程化应用具有非常重要的现实意义。
2、通过查阅文献可知，目前关于铍铝合金焊接的工作主要集中在激光焊接、搅拌摩擦焊接、氦弧焊接三个方面，对于激光焊接来说，可参考专利一种铸造铍铝合金激光焊接的方法(cn113210857a)，其焊接后的力学性能仅为基体的0.6倍-0.9倍，焊接质量不高。对于搅拌摩擦焊接来说，可参考专利一种铍铝合金板的搅拌摩擦焊接方法(cn112935521a)，其焊接过程中焊接工艺的控制要素较多，可控性较差，导致其工业应用性差。对于氦弧焊接来说，可参考专利一种铸造铍铝合金氦弧焊的焊接方法(cn113664329a)，其焊接时添加了铍铝焊丝，可控性较差，因此，需要开发出一种新的焊接工艺来替代现有焊接工艺。
3、电子束焊接技术具有光斑小、深宽比大、焊接热输入少、接头应力低、工件变形小、可控性高
技术实现思路
1、本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种铍铝合金的真空电子束焊接方法，专利技术人对铍铝合金电子束焊接工艺进行了深入研究，通过大量实验试错和不断优化焊接工艺，克服了电子束焊接铍铝合金所存在的技术缺陷，得到了一种焊接质量优异的铍铝合金电子束焊接方法，为铍铝合金焊接工艺提供了一种新的焊接思路。
2、本专利技术采用的技术方案如下：一种铍铝合金的真空电子束焊接方法，包括如下步骤：
3、a、对需要焊接的铍铝合金板进行打磨清洗处理，以去除铍铝合金板表现上的氧化物和油污碎屑；
4、b、将上述处理过的铍铝合金板用焊接夹具夹紧，并将待焊接位置置于电子束焊接系统工作台的焊接工作区；
5、c、将电子束焊接系统抽真空至焊接工作真空度，设定焊接工艺参数；
6、d、在焊接前对工件进行预热处理，然后启动电子束焊接系统，对铍铝合金板进行焊接，焊接工艺参数为：加速电压为50kv-200kv，电子束流为1ma-10ma，聚焦电流为2000ma-2800ma，焊接速度为1mm/s-50mm/s，工作室真空度小于9×10-3pa；
7、e、焊接完成后，进行焊后缓冷处理即可。
8、在本专利技术中，电子束的焊接工艺参数是核心影响因素，专利技术人通过试验总结得到，在保证焊接效率的同时，电子束流不应超过10ma，超过则易使铍铝合金焊接试样因过流而导致试样焊缝表面有飞溅，焊接试样焊缝内部产生缩松；聚焦电流不应超过2800ma，超过也易使焊接试样氧化而产生缩松等缺陷。
9、进一步，在步骤a中，采用sic砂纸对铍铝合金工件进行打磨，然后采用丙酮对铍铝合金工件进行超声清洗，最后对其进行干燥。
10、进一步，所述焊接夹具包括基座，基座的端面中部设置有焊接平台，焊接平台两侧对称设置有第一固定支座和第二固定支座，第一固定支座和第二固定支座分别连接有第一夹板和第二夹板，以通过第一夹板和第二夹板夹住铍铝合金板。焊接夹具的主要作用是用于消除铍铝合金板由于内应力而产生的变形，使内应力通过焊接熔深区释放，进而既避免了焊接变形，又提高了焊接质量，并有助于消除焊接区出现缩松、孔洞等焊接缺陷。
11、进一步，第一夹板和第二夹板上均设置有对称设置的u形通孔，以用于调整第一夹板和第二夹板的固定位置，进而便于适用于不同尺寸规格的铍铝合金板焊接。
12、进一步，在步骤d中，利用电子束焊接系统对铍铝合金板进行预热，预热时的电子束流为0.5ma-1.5ma，聚焦电流为1500ma-1600ma，单次预热时间为0.2min-0.5min，预热次数为1-3次。焊前预热处理主要是为了减少热裂纹的产生，不同于传统的直接加热预处理，本专利技术利用电子束进行焊前预热处理时，通过试验总结得到，在保证预热处理效率时，电子束流以及聚焦电流应尽可能小，过大的电子束流则会使铍铝合金焊接试样因过流而导致试样焊缝表面有飞溅，焊接试样焊缝内部产生缩松；过大的聚焦电流则会使焊接试样氧化而产生缩松等缺陷。因此，进行电子束预热处理时，电子束流以及聚焦电流在上述数值范围内较为合适。
13、作为优选，在步骤d中，加速电压为70kv-200kv，电子束流为2ma-40ma，聚焦电流为2100ma-2600ma，焊接速度为2mm/s-40mm/s，工作室真空度小于8×10-3pa。进一步优选为，加速电压为120kv-170kv，电子束流为2ma-20ma，聚焦电流为2200ma-2500ma，焊接速度为3mm/s-30mm/s，工作室真空度为小于5×10-3pa。进一步优选为，加速电压为130kv-160kv，电子束流为3ma-10ma，聚焦电流为2200ma-2400ma，焊接速度为2mm/s-10mm/s，工作室真空度为2.5×10-3pa-4.5×10-3pa。
14、进一步，在步骤d中，焊接的厚度为1mm-6mm，优选为3mm-5mm。
15、进一步，本专利技术适用于合金成分如下的铍铝合金的焊接(以质量百分数计)：al含量为35％-39％，si含量为0.001％-0.005％，fe含量为0.01％-0.03％，mn含量为0.002％-0.009％，cu含量为0.001％-0.002％，o含量为0.002％-0.005％，余量为be以及不可避免的杂质。
16、进一步，通过试验总结得到，在步骤e中，控制焊后的冷却速度应低于8000k/s，高于该冷却速度则容易产生缩松缺陷，降低铍铝合金的焊接质量。
17、上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
18、1、本专利技术通过设计电子束焊接工艺及工装夹具，优化电子束焊接热输入，有效控制冷却速率等方式，避免了焊接处产生焊接缺陷和热裂纹的问题，提本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铍铝合金的真空电子束焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，在步骤A中，采用SiC砂纸对铍铝合金工件进行打磨，然后采用丙酮对铍铝合金工件进行超声清洗，最后对其进行干燥。
3.如权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述焊接夹具包括基座，基座的端面中部设置有焊接平台，焊接平台两侧对称设置有第一固定支座和第二固定支座，第一固定支座和第二固定支座分别连接有第一夹板和第二夹板，以通过第一夹板和第二夹板夹住铍铝合金板。
4.如权利要求3所述的焊接方法，其特征在于，第一夹板和第二夹板上均设置有对称设置的U形通孔，以用于调整第一夹板和第二夹板的固定位置。
5.如权利要求1-4任一所述的焊接方法，其特征在于，在步骤D中，利用电子束焊接系统对铍铝合金板进行预热，预热时的电子束流为0.5mA-1.5mA，聚焦电流为1500mA-1600mA，单次预热时间为0.2min-0.5min，预热次数为1-3次。
6.如权利要求5所述的焊接方法，其特征在于，在步骤D中，加速电压为130kV-160kV
7.如权利要求5所述的焊接方法，其特征在于，在步骤D中，焊接的厚度为1mm-6mm。
8.如权利要求5所述的焊接方法，其特征在于，以质量百分数计，所述铍铝合金板由以下元素组成：Al含量为35％-39％，Si含量为0.001％-0.005％，Fe含量为0.01％-0.03％，Mn含量为0.002％-0.009％，Cu含量为0.001％-0.002％，O含量为0.002％-0.005％，余量为Be以及不可避免的杂质。
9.如权利要求5所述的焊接方法，其特征在于，在步骤E中，控制焊后的冷却速度低于8000K/s。
...【技术特征摘要】
1.一种铍铝合金的真空电子束焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，在步骤a中，采用sic砂纸对铍铝合金工件进行打磨，然后采用丙酮对铍铝合金工件进行超声清洗，最后对其进行干燥。
3.如权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述焊接夹具包括基座，基座的端面中部设置有焊接平台，焊接平台两侧对称设置有第一固定支座和第二固定支座，第一固定支座和第二固定支座分别连接有第一夹板和第二夹板，以通过第一夹板和第二夹板夹住铍铝合金板。
4.如权利要求3所述的焊接方法，其特征在于，第一夹板和第二夹板上均设置有对称设置的u形通孔，以用于调整第一夹板和第二夹板的固定位置。
5.如权利要求1-4任一所述的焊接方法，其特征在于，在步骤d中，利用电子束焊接系统对铍铝合金板进行预热，预热时的电子束流为0.5ma-1.5ma，聚焦电流为1500ma-1600ma，单次预热时间为0.2mi...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏怡芸，殷雪峰，苏斌，夏胜全，杨磊，王述钢，杨昆明，施韬，徐庆东，张鹏程，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院材料研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。