[发明专利]一种铸造铝合金双同心环焊缝的电子束焊接方法

说明书

本发明属于双同心环焊缝焊接领域，具体公开了一种铸造铝合金双同心环焊缝的焊接方法，包括过盈装配、定位焊接、焊后热处理等步骤。本发明通过过盈装配、整体定位焊、优化焊接工艺参数及焊后处理等措施及时消除焊接应力，达到消除焊接裂纹的目的，避免铸造铝合金双同心环焊缝气孔、裂纹缺陷产生。

技术领域

本发明属于双同心环焊缝焊接技术领域，具体涉及一种铸造铝合金双同心环焊缝的电子束焊接方法。

背景技术

某型航空发动机后通风器转子组件采用铸造铝合金材料制成，铸造铝合金材料焊接性能较差，主要表现为：(1)铝同氧的亲和力非常大，因此常常在铝及其合金表面形成一层致密的氧化膜，该层氧化组织的熔点远远超过铝本身，而且不溶于金属，还妨碍被熔化金属的润湿作用，不仅影响焊接的正常进行，还可能因为其中存在杂质和水分等造成焊接缺陷；(2)因为铝及其合金的导热性非常高，为低碳钢的5倍，所以焊接时需要高的线能量或者采用焊前预热的方法以保证焊接效果；(3)铝的膨胀系数较大，凝固时的收缩率也较大，所以一旦焊接过程中工艺措施不当，就会造成焊缝开裂；(4)铝的高温强度较差，且铸造合金本身组织较为疏松，所以在焊接时易引起焊缝接头处金属塌陷或咬边；(5)由于铝的性质比较活泼，易在焊后焊缝中产生气孔缺陷。

该通风器转子组件采用真空电子束焊接工艺进行焊接，焊缝接头结构如图1所示，其上设有两条焊缝且为双同心环焊缝，双同心环焊缝是指在同一平面内有两条同心的环焊缝的焊缝结构。在进行第一道焊缝焊接过程中，另外一道焊缝接头间隙由于焊接拉应力作用而增大，导致第二道焊缝焊接成型较为困难，接头间隙不易保证，焊缝存在较大的拉应力，焊后以及后续车加工后焊缝易出现开裂现象。

发明内容

本发明创造的目的是提供一种铸造铝合金双同心环焊缝的电子束焊接方法，能够有效避免铸造铝合金双同心环焊缝气孔缺陷、裂纹缺陷的产生，焊缝易开裂的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种铸造铝合金双同心环焊缝的电子束焊接方法，包括以下步骤：

1)焊前装配：将需要焊接在一起的零件采用过盈配合的方式装配好；

2)定位焊接：根据环焊缝的直径大小采用六点、八点或十二点定位的方式依次对同心环焊缝定位，定位后对接头处进行焊接；

3)在焊接后将焊好的组件整体进行真空热处理，最后放置空冷。

进一步，在步骤1)之前好包括焊前预处理操作：采用碱洗的方式将零件表面氧化膜充分去除，然后采用钢丝刷对零件待焊接头及附近区域进行打磨，直至零件待焊接头表面及附近区域表面露出新鲜金属。

进一步，附近区域为以待焊接头处为中心线，距离中心线为10mm以内的区域。

进一步，在焊前预处理结束后24h内完成零件的焊接。

进一步，步骤2)中焊接速度为20±2mm/s，加速电压为150±1kv，聚焦电流为2450±10mA，焊接电流为7±0.5mA。

进一步，焊接接头厚度为4.3mm。

进一步，采用型号为KS150-G150的真空电子束焊机焊接。

进一步，步骤1)中过盈配合的过盈量为0.02～0.04mm。

进一步，在焊接后8h内将焊好的组件整体进行真空热处理。

进一步，真空热处理的保温温度为130±10℃，保温时间为300～310min。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：