[发明专利]一种大型球壳水平焊缝横枪电子束焊接方法

权利要求书

1.一种大型球壳水平焊缝横枪电子束焊接方法，其特征在于：第一步，

制造垫条结构；第二步，电子枪调换到横枪位置，采用平板试件进行电子束焊接工艺试验并确定焊接参数；第三步，调整焊接位置并清理垫条表面；第四步，通过焊接夹具完成上半球和下半球的焊前装配；第五步，将装配好的零件装入真空室后完成球壳的电子束点焊定位和焊接路径的规划；第六步，对球壳工件进行电子束封焊；第七步，进行电子束修饰焊接；第八步，完成焊接后关闭高压，真空室放气后打开真空室取出焊接工件；其中，

上述步骤中待焊的球壳厚度大于50mm，直径大于1.5m；

所述第一步中的垫条结构为圆环垫条，该圆环垫条分为2—6段，每段垫条弧段外径与球壳内径相匹配，垫条宽度20—50mm,厚度5—15mm，圆环垫条的外表面还设有用于排逸金属蒸气的放气槽，该放气槽深度0.5—2mm,宽度3—6mm，垫条边缘倒角2mm×2mm；

所述第五步中球壳的电子束点焊定位和焊接路径的规划是指对环形焊缝通过运动系统使工件转动，每间隔10°采用5—20mA小束流进行电子束点焊，记录焊接路径上i个轨迹点，坐标记作（x1，z1）—（xi，zi），轨迹点间采用直线线性差补；

所述第六步中的对球壳工件电子束封焊过程为采用加速电压U_a为150kV、聚焦电流I_f2为 I_f1、焊接束流I_b2为40—55mA、焊接速度v为8mm/s的参数进行焊缝，偏摆扫描的参数与前述采用平板试件进行电子束焊接工艺试验并确定焊接参数中的焊接参数相同，实现球壳工件的封焊；

所述第七步的进行电子束修饰焊接的过程中，修饰焊接时将束流中心位置向上偏移Δ0.1—0.3 mm，调整聚焦电流至上散焦I_f3为2510mA，扫描参数与前述采用平板试件进行电子束焊接工艺试验并确定焊接参数中的焊接参数相同，焊接束流降低至55mA进行电子束修饰焊接。

2.根据权利要求1所述的一种大型球壳水平焊缝横枪电子束焊接方法，其特征在于：所述第二步中的平板试件的尺寸为200mm×200mm，焊接参数为加速电压U_a为150kV、聚焦电流I_f1为2380—2410mA、焊接束流I_b1为240—260mA、焊接速度v为8mm/s,以及偏摆扫描圆形、扫描幅值 0.2—0.8mm、频率200—800Hz。

3.根据权利要求1所述的一种大型球壳水平焊缝横枪电子束焊接方法，其特征在于：所述第三步中的清理垫条表面为采用钢丝刷机械打磨去除表面氧化膜，露出金属光泽；第四步中的上半球和下半球的焊前装配为采用氩弧焊点焊球壳外表面焊缝位置及内侧的垫条结构，焊接位置的对接间隙小于0.1—0.2mm，焊接位置对接阶差小于0.5mm。

4.根据权利要求1或3所述的一种大型球壳水平焊缝横枪电子束焊接方法，其特征在于：所述第三步的调整焊接位置并清理垫条表面过程中，将垫条弧段外表面与焊接位置内表面装配贴合，并将放气槽中心与焊缝对齐。

5.根据权利要求1所述的一种大型球壳水平焊缝横枪电子束焊接方法，其特征在于：所述第七步的进行电子束修饰焊接的过程中，调整聚焦电流至上散焦I_f1+（50—150）mA，调整偏摆扫描宽度辐值至原值的1—1.2倍，焊接束流降低至1/5—1/4I_b，保证电子束束斑直径为焊缝表面熔宽0.8—1.2倍,旋转球壳工件进行电子束修饰焊接，通过修饰焊接熔化焊缝表面余高以及近缝基材，使其流动填充较大凹陷，使接头区圆滑过渡。