[发明专利]一种钽与钨金属薄壁圆周焊缝的电子束焊接方法

说明书

技术领域

本发明针对异种难熔金属熔化焊接领域，具体而言是一种钽与钨金属薄壁圆周焊缝的电子束焊接方法。

背景技术

钽及钽合金具有高熔点，高温环境耐腐蚀及特殊的介电性能等优点，在一些高温、强腐蚀、电子放电等严酷环境中具有无可替代的作用，被大量运用在电容器，高温炉的发热体，隔热屏，发动机部件的燃烧导管、放射性同位素的发射器等产品。

钨的熔点达3410℃，是金属中熔点最高的，它的蒸汽压和蒸发速度是所有金属中最低的，线膨胀系数在难熔金属中是最小的。钨是重要的高温结构和功能材料，作为阴极发射电子广泛应用于照明行业的灯丝，电弧焊接中的电极材料，火箭的发动机喷管喉衬材料等。

钽和钨属于难熔金属，价格昂贵，往往用在对结构或功能要求较高的条件中。高温下钽、钨对氮、氢、氧十分敏感，电子束焊接的高真空环境可以有效屏蔽杂质气体对熔池的不良影响，电子束焊接可以实现对能量精确控制，同时具有较高的能量密度，母材的熔化量在焊接过程中可以得到有效的控制，因此电子束焊接适用于难熔金属及异种材料。然而在实际焊接中，当构件结构尺寸微小，壁厚较薄，会对热量的输入及累积十分敏感。焊接规范较小时，焊缝始端由于能量总输入不足，会造成未焊透缺陷；而当焊接规范增大时，又会由于焊缝末端热量累积，造成熔宽过大、塌陷甚至焊漏的情况。按照普通的参数调控措施，简单地通过改变规范控制热输入，往往会使得焊缝熔化不均匀，局部产生未焊透或者凹陷焊漏等缺陷，既破坏了工件几何表面，不利于装配，又对工作在严酷环境中，特别是在经历高温热循环中焊缝使用性能造成不利影响。获得成形均匀，无明显缺陷的焊缝对于圆周薄壁钽/钨难熔金属构件的装配和使用具有重要意义，其技术同时也会为其它难熔金属材料的焊接提供指导意义。

发明内容

本发明的目的是要解决现有钽与钨金属薄壁圆周构件的焊接方法使得焊缝熔化不均匀，局部产生未焊透或者凹陷焊漏等缺陷，不利于装配和焊缝使用性能差的问题，而提供一种钽与钨金属薄壁圆周焊缝的电子束焊接方法。

一种钽与钨金属薄壁圆周焊缝的电子束焊接方法是按以下步骤进行的：

一、将钽管和钨件装卡在旋转夹具上，然后将装有待焊工件的夹具放入真空室中，并和真空室内的旋转卡盘相连，焊前在每隔90°的位置进行对缝焊接，然后关闭真空室舱门，设定基准焊接束流为I₀，基准焊接速度V₀，完成待焊工件的组装；

步骤一中所述的基准焊接束流为I₀为8mA；所述的基准焊接速度V₀为300mm/min；

二、将真空室抽真空度至10^-2Pa以下时进行焊接，待焊工件旋转60°，此过程焊接速度由0逐步增加到基准焊接速度V₀，此过程焊接束流为0；

三、待焊工件继续旋转120°，此过程焊接速度保持基准焊接速度V₀不变，焊接束流由0逐步增大到基准焊接束流I₀；

四、待焊工件继续旋转180°，此过程焊接速度保持基准焊接速度V₀不变，焊接束流保持基准焊接束流I₀不变；

五、待焊工件继续旋转90°，此过程焊接速度由基准焊接速度V₀逐步增加到基准焊接速度V₀的1.2倍，焊接束流由基准焊接束流I₀逐步增加到基准焊接束流I₀的1.2倍；

六、待焊工件继续旋转60°，此过程焊接速度由基准焊接速度V₀的1.2倍逐步降低到基准焊接速度V₀的1.1倍，焊接束流由基准焊接束流I₀的1.2倍逐步降低到基准焊接束流I₀；

七、待焊工件继续旋转30°，此过程焊接速度由基准焊接速度V₀的1.1倍逐步降低到基准焊接速度V₀，焊接束流由基准焊接束流I₀逐步降低到基准焊接束流I₀的0.9倍；

八、待焊工件继续旋转120°，此过程焊接速度保持基准焊接速度V₀不变，焊接束流由基准焊接束流I₀的0.9倍逐步降低到0；

九、待焊工件继续旋转120°，此过程焊接速度由基准焊接速度V₀逐步降低到0，焊接束流保持0不变，完成钽与钨金属薄壁圆周焊缝的电子束焊接。

本发明的优点：