[发明专利]一种消除铝合金电子束焊缝接头气孔缺陷的焊接方法

说明书

本发明提供了一种消除铝合金电子束焊缝接头气孔缺陷的焊接方法，该焊接方法采用真空电子束焊接方法，电子束采用摆动扫描的形式进行焊接，摆动扫描所形成的扫描轨迹以“8”形扫描轨迹为重复单元，由多个“8”形扫描轨迹交错排列而成，其中，所述“8”形扫描轨迹的纵向在沿着焊缝方向上，所述“8”字形扫描轨迹的横向与焊缝方向垂直。本发明中焊接方法适用于因在铸造铝合金中添加锶变质剂使得合金吸氢造成针孔倾向较大、材料致密性较差的材料，也可适用于普通的铸造铝合金的焊接中，适用广泛，对消除气孔有极佳的效果，且极大增强了焊接处的抗拉强度。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，涉及一种焊接方法，特别涉及一种消除铝合金电子束焊缝接头气孔缺陷的焊接方法。

背景技术

在铸造铝合金中添加锶变质剂，可以提高合金流动性，有利于复杂结构舱体的壁厚控制，但锶变质会使合金吸氢而增加铸件的针孔度，使铝液针孔倾向较大，降低了材料的致密性。电子束焊接时，氢原子在液态熔池的溶解度较大，冷却过程中溶解度急剧减小，母材中的针孔效应使得熔池的气泡更容易成核、聚集，由于真空电子束焊焊接速度快，聚集的气泡来不及从熔池中逸出，往往会出现大量的密集型大尺寸气孔，焊缝的质量无法满足GJB1718A-2005《电子束焊接》I级焊接标准要求。针对这一难题，目前尚未有相关的文献资料提出相应解决方法。

发明内容

基于铝合金焊接时存在的问题，即添加锶变质剂使合金吸氢而增加铸件的针孔度，针孔效应使得熔池气泡更易成核、聚集，真空电子束焊焊接速度快，聚集的气泡来不及从熔池中逸出，往往会出现大量的密集型大尺寸气孔，进而导致焊接处抗拉强度低，表面粗糙，外观差。本发明人进行了锐意研究，提供了一种消除铝合金电子束焊缝接头气孔缺陷的焊接方法，利用电子束焊接时，通过控制电子枪中的电磁线圈使电子束产生摆动扫描，使电子束焊缝适当加宽，这种摆动起到对焊缝熔池的搅拌作用，有助于气孔的逸出，避免气孔缺陷，从而完成本发明。

本发明的目的在于提供以下技术方案：

一种消除铝合金电子束焊缝接头气孔缺陷的焊接方法，该焊接方法采用真空电子束焊接方法，电子束采用摆动扫描的形式进行焊接，摆动扫描所形成的扫描轨迹以“8”形扫描轨迹为重复单元，由多个“8”形扫描轨迹交错排列而成，其中，所述“8”形扫描轨迹的纵向在沿着焊缝方向上，所述“8”字形扫描轨迹的横向与焊缝方向垂直。

进一步地，焊接方法焊接的产品为铸造铝合金，包括添加锶变质剂的铸造铝合金、以及不添加锶变质剂的铸造铝合金。

进一步地，待焊接产品上，焊缝接头采用锁底接头形式。

进一步地，锁底接头的对接厚度可以达到10～30mm。

进一步地，该焊接方法允许焊缝对接阶差≤0.3mm，对接间隙≤0.2mm。

进一步地，在焊接时，真空电子束焊接包括定位焊、深熔焊、重熔焊、修饰焊四个焊接过程，每个焊接过程中电子束均采用“8”字形摆动扫描的形式进行焊接，所述“8”字形扫描轨迹的纵向在沿着焊缝方向上，所述“8”字形扫描轨迹的横向与焊缝方向垂直。

进一步地，“8”字形扫描轨迹产生方法为：利用x轴和y轴构建一个经过焊缝、且垂直电子束流的平面即焊缝表面，其中，x轴平行于焊缝，x轴的方向与焊接方向相同，y轴垂直于焊缝，电子束以双正弦的形式进行扫描，即同时相对于x轴和y轴做正弦形式的摆动，所合成出来的扫描图形的重复单元就是以焊缝中心一点为中心的“8”字形扫描轨迹。

进一步地，“8”字形扫描轨迹纵向摆动幅值V_x大于“8”字形扫描轨迹横向摆动幅值V_y。

进一步地，“8”字形扫描轨迹纵向在沿着焊缝方向长度为4mm，所述“8”字形扫描轨迹横向与焊缝垂直方向长度为2mm。

进一步地，扫描频率为500Hz～800Hz。