[发明专利]CLF-1钢厚板电子束焊接工艺

说明书

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体是CLF-1钢厚板电子束焊接工艺。

背景技术

CLF-1钢是一类低活化铁素体/马氏体钢（RAFM），其是聚变领域中的核心部件——氦冷固态实验薄层模块（TBM）的主体结构材料。在TBM的研制过程中需要使用焊接技术，而当前针对该材料主要使用电子束焊接、扩散焊接等特种焊接方法。其中，厚板CLF-1钢在采用电子束焊接时，在焊缝处易出现根部的链状气孔，并有少数沿焊缝深度方向的裂纹，同时焊接后的成品背部成型不佳，易出现驼峰状的焊瘤。在传统工艺上利用电子束重熔焊接的方法对链状气孔进行消除，虽能降低气孔的含量，但无法根除，仍然存在超标的气孔，对裂纹消除的作用不大，而且无法改善背部成型，同时也增大了工作量。在TBM的研制过程中部分部件的焊接无焊后加工余量，所以根部链状气孔及背部驼峰状焊瘤无法通过机加工去除而残存在焊接结构件中，加之裂纹出现的概率大，势必会影响其整体性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种CLF-1钢厚板电子束焊接工艺，其能避免焊接后的CLF-1钢厚板焊缝处出现链状气孔和裂纹，并能提升焊接后成品的背部成型效果。

本发明解决上述问题主要通过以下技术方案实现：CLF-1钢厚板电子束焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将两块待焊CLF-1钢板的待焊端面加工平整，然后对待焊CLF-1钢板进行清洗；

步骤二、将清洗后的两块待焊CLF-1钢板固定，并使两块待焊CLF-1钢板的待焊端面接触，然后放入真空电子束焊机中待焊；

步骤三、采用聚焦电子束在两块待焊CLF-1钢板的待焊端面上焊接打底预热；

步骤四、在焊接打底预热后，采用下聚焦圆波电子束对两块待焊CLF-1钢板之间的焊缝进行深溶焊接；

步骤五、采用散焦电子束在焊缝处往复移位焊接，进而对焊缝进行缓冷和对焊缝表面进行修饰性焊接。其中，本发明对待焊CLF-1钢板进行清洗，以避免待焊CLF-1钢板上存在无油污、锈迹、水分及其它污染。聚焦电子束、下聚焦电子束及散焦电子束是通过聚焦线圈调节电子束斑点位置实现的，聚焦电子束是指电子束焦点在待焊CLF-1钢板表面，下聚焦圆波电子束是指焦点位于待焊CLF-1钢板表面以下，并且电子束以圆波的方式进行扫描。打底起到预热和预连接作用，无需产生较大的能量，所以采用表面聚焦焊接；而深熔焊接时需要利用较大的能量将待焊CLF-1钢板焊透，所以采用下聚焦方式进行焊接，以获得较大的熔深，圆波扫描有助于消除焊缝内部缺陷。散焦焊接时电子束焦点位于焊缝上方，这样能避免在焊缝表面的能量过于集中，有利于表面成型。

进一步的，所述步骤一中待焊CLF-1钢板的待焊端面加工后的粗糙度为1.4～1.8μm。

进一步的，所述步骤一中对待焊CLF-1钢板进行清洗包括以下步骤：在超声清洗设备中使用去离子水对待焊CLF-1钢板超声清洗25～35min，清洗完成后再将待焊CLF-1钢板置于烘箱中，在140℃～165℃条件下对待焊CLF-1钢板烘干1～2h，然后再使用丙酮对待焊CLF-1钢板进行二次清洗。因电子束焊接对工件的清洁度要求较高，本发明采用超声清洗的目的是去除杂质、油污等对焊接影响较大的物质，是初步清洗，采用丙酮清洗的目的是在焊接之前进一步清除可能残余的油污，如此，能确保焊接质量。

进一步的，所述待焊CLF-1钢板的固定由焊接工装进行固定，所述焊接工装接触待焊CLF-1钢板的部位与待焊CLF-1钢板之间设置有隔热材料。本发明在将待焊CLF-1钢板装入焊接工装前需对焊接工装及隔热材料进行清洗，保证焊接工装上无油污、锈迹、水分及其它污染。

进一步的，所述焊接工装包括底座、支承板、垫块、压板及施力螺钉，所述支承板和垫块均固定于底座上端面，垫块上端面内凹构成有凹槽，支承板和压板的数量均为两块，支承板与底座的连接部位分别靠近底座的左右两端，垫块设于两块支承板之间，所述压板一端连接于支承板上端，其另一端设于垫块上方，且两块压板与两块支承板一一对应连接；所述施力螺钉的数量为两颗，两颗施力螺钉分别穿过两块压板且嵌入底座内。本发明应用时，两块待焊CLF-1钢板均放置在垫块上，两块待焊CLF-1钢板分别通过两块压板下压进行固定，其中，垫块和压板两者与待焊CLF-1钢板之间均设置有隔热材料。

进一步的，所述步骤三中焊接时聚焦电流为2340~2380mA，电子束流为70~80mA，焊接速度为550~600mm/min。