[发明专利]一种转子类零件的电子束焊接变形精密控制方法

权利要求书

1.一种转子类零件的电子束焊接变形精密控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：电子束焊接结构设计

转子类零件焊缝为封闭环形焊缝，焊接收缩变形有轴向和径向的收缩，设计锁底结构，可以对焊接的径向收缩起到支撑作用，减少变形，并消除焊缝背面的飞溅；

步骤2：电子束焊接参数的确定

导致转子类零件焊接变形的应力，一方面来自于金属熔合、凝固产生的收缩应力，焊缝宽度越宽，收缩应力越大，另一方面来自于焊缝上下熔化金属量的差异导致的角向应力，焊缝上下宽度差异越大，应力越大；为降低焊接应力，需要实现宽度窄，上下等宽的焊缝焊接；

根据零件的焊接厚度，结合电子束焊接工艺特性，采用高加速电压、较近的枪距、表面焦点偏下的聚焦电流、高焊接速度、较小的电子束扫描幅值进行电子束焊工艺试验，经过焊缝的金相尺寸分析对比，表面成形和内部质量检查，确定了电子束焊接工艺参数；

步骤3：电子束焊接工装设计

针对转子类零件结构，对易产生变形的上下辐板进行刚性限位和压紧，控制辐板的轴向位移，并对转子类零件的各基准位置进行定位、支撑和压紧，设计电子束焊接工装；所述的电子束焊接工装包括中心轴、上限位、压盖、定位环、下限位、底座及吊环，所述底座中心孔处安装有下限位，且下限位与底座通过螺栓紧固，底座上表面安装有定位环，且定位环通过螺栓与底座固定，定位环位于下限位的外侧，所述下限位顶部的盲孔与中心轴一端安装，中心轴另一端依次贯穿上限位、压盖及螺帽，且中心轴的定位端面与上限位的内端面配合，上限位位于压盖的内侧，中心轴突出压盖部分螺接有螺帽，所述定位环与压盖之间安装有转子类零件，且转子类零件一端通过下限位定位，另一端通过上限位定位；

步骤4：零件焊前材料状态调整

为提高零件的刚性，将零件焊前材料状态调整时效态，并采用步骤2确定的电子束焊接参数进行时效态材料的电子束焊接试验，并进行性能检测，确定时效态材料电子束焊接后的强度达到母材的90％以上；

步骤5：零件焊接收缩量的确定

采用步骤2确定的电子束焊接参数，进行电子束焊接工艺试验，确定焊接收缩量，在零件加工时预留出相应的收缩余量，保证零件焊接后收缩达到预期效果；

步骤6：转子类零件的电子束焊接

步骤6.1、零件的清洗、装配

采用丙酮对转子类零件的各级转子进行清洗，特别是焊缝部位，保证焊缝清洁；按设计图将各级转子装配好，检测保证各级转子辐板的径跳和端跳≤0.03mm；装配完成后，将转子类零件装夹到电子束焊接工装上并压紧，保证焊缝间隙≤0.03mm；

步骤6.2、零件的定位焊接

将装夹好转子类零件的电子束焊接工装安装到真空电子束焊机的转盘上，将转子类零件送入真空室抽真空，并将转子类零件翻转至垂直状态，待真空室压强≤6×10^-2Pa后，启动自动定位焊接程序，分别对两条环焊缝进行小电流、八点对称定位焊；

步骤6.3、电子束焊接

调整转子类零件位置，使电子束斑点对准内侧环焊缝，在焊接程序中设定起弧、搭接、收弧度数，并输入优化后的焊接参数，运行程序进行焊接；焊接完成后，将转子类零件周向旋转180°，调整转子类零件位置，使电子束斑点对准外侧环焊缝，采用相同焊接参数和工艺完成外侧焊缝的焊接；

步骤6.4、转子类零件的焊缝质量检测和尺寸测量

焊接完成后，对焊缝进行外观、X光和荧光检查，焊缝质量达到Ⅰ级焊缝的标准要求；检测转子类零件的焊接变形，辐板的径跳和端跳≤0.03mm，辐板轴向位移≤0.3mm，焊接收缩量控制在0.15～0.18mm内，叶片缘板轴向位移≤0.2mm，满足零件设计和使用要求。