[发明专利]一种减少壳体类零件电子束焊接变形的工艺方法

说明书

本发明公开的一种减少壳体类零件电子束焊接变形的工艺方法，属于焊接技术领域。通过在电子束焊接中加入圆波形的扫描函数以及对其他焊接参数优化，改善了焊缝形貌，提升了参数裕度。零件在焊接过程中为批量生产，原工艺会因为设备的波动、灯丝的使用时间增长及零件装配质量间隙不好，而产生钉尖缺陷、气孔的焊接缺陷，而参数裕度的提升，能够很大程度减少因上述原因带来的焊接缺陷。与常规参数相比，优化后的参数提升了焊缝的最小焊接宽度，有助于提升焊接质量，减少了因参数问题导致的质量问题，提高了零件的焊接一次合格率，减少了因零件返修补焊的成本。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种减少壳体类零件电子束焊接变形的工艺方法。

背景技术

在现代的燃气轮机中，有较多的防喘室壳体、燃烧室外壳、进气联结短管等壳体类零件。零件一般由法兰安装边、圆筒等零件通过电子束焊接而成，零件直径尺寸较大，焊缝距离安装边轴向尺寸较小，同时由于零件结构因素影响，焊接夹具不能有效的控制零件翘曲变形。导致焊后安装边翘曲严重，最大翘曲量约3.0mm，无法满足焊后机械加工要求。如图1所示的壳体类零件，由法兰安装边、圆筒等零件通过电子束焊接而成，共有两条环形电子束焊缝。壳体类零组件多采用真空电子束焊接工艺进行连接，焊缝质量较为可靠。但是由于电子束焊接的特点，一般电子束焊缝的金相分析形貌一般为图2、图3、图4所示的钉形、漏斗形、楔形，焊接组织梯度不均匀性较大，造成了零件的翘曲变形。

并且在批量生产中，现有的工艺参数由于裕度较小，在设备的波动、灯丝的使用时间增长及零件装配质量间隙不好时会产生钉尖缺陷、气孔等焊接缺陷，影响焊接质量，增加了返修补焊的成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种减少壳体类零件电子束焊接变形的工艺方法，通过增加圆波形的扫描函数以及对焊接参数的优化，减少焊接缺陷，改变焊缝的形貌，进而减小焊接翘曲变形。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种减少壳体类零件电子束焊接变形的工艺方法，在进行电子束焊接时，在确定工作距离、焊接电压和聚焦电流的基础上，增加E1圆波形的扫描函数，并通过调节焊接速度和焊接电流，实现焊接参数的优化；

E1圆波形的扫描函数包括：平行于焊缝方向的幅值V_x、垂直于焊缝方向的幅值V_y和扫描频率SF，其中，V_x＝V_y＝1.0～2.0，SF≤500Hz。

优选地，焊接速度为14mm/s，焊接电流为21～40mA，聚焦电流为1500～2500mA，焊接电压为150kV。

优选地，电子束焊接采用穿透焊接工艺。

优选地，壳体类零件为防喘室壳体、燃烧室外壳或进气连接短管。

优选地，壳体类零件的材质为不锈钢或高温合金。

优选地，壳体类零件的最大直径为：300～1000mm。

优选地，壳体类零件的厚度为5～20mm。

优选地，待焊接接头的对接间隙≤0.05mm。

优选地，待焊接的壳体类零件材料为1Cr18Ni9Ti，接头厚度为8mm，焊接参数设定如下：工作距离518mm，焊接电压150kV，焊接电流32±5mA，焊接速度14mm/s，聚焦电流2100±10mA，扫描频率SF＝500Hz，V_x＝2.0，V_y＝2.0。

优选地，电子束焊接得到的焊缝形貌为钟罩形。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：