[发明专利]一种用于截面呈盒盖形的工件的电子束焊接方法

说明书

本发明涉及一种用于截面呈盒盖形的工件的电子束焊接方法，包括将工件的待焊接截面沿着焊接方向依次划分为三个焊接区并在三个焊接区上均设有多个用于参数调控的焊接点；采用角度调节机构调节工件的倾斜度来确定三个焊接区的焊接角度A以及焊接厚度；根据不同焊接角度来获取不同待焊接截面上最高点与最低点的高度差，选取高度差最小值来确定对应的焊接角度值；将电子束沿焊接方向对待焊接截面进行焊接，获取电子束在多个焊接点位置所对应的聚焦电流值以及对应的焊接热输入能量参数；开启电子束并采用步骤四中的聚焦电流值以及所述焊接热输入能量参数来完成对工件的待焊接截面的一次性焊接成型；解决分段焊接工艺控制难度大，且焊接质量不高的问题。

技术领域

本发明涉及电子束焊接技术领域，特别是涉及一种用于截面呈盒盖形的工件的电子束焊接方法。

背景技术

目前，在生产过程中焊接位置普遍采用等厚度的、恒定矩形截面的设计，在恒定的焊接工艺参数条件下即可实现组件间的自动化焊接连接，常用的自动化熔焊方法有电子束焊接、激光焊等方法。这种等厚度、恒定矩形截面的焊接方法，具有工艺稳定性好、表面成形质量好、焊缝内部质量高、焊接收缩变形均匀等优点。

随着制造技术发展，为了提高结构的刚性和强度载荷，航空、航天、兵器、海洋等领域大量采用了具有内腔的盒形结构零部件。为了降低内腔的加工制造难度，设计人员通常将盒形结构拆分多个盒盖形截面等组件，采用手工焊接或铆钉/螺栓机械连接方式进行制造。受机械连接增重、强度载荷低等因素影响，盒盖形组件机械连接将逐步被焊接连接所取代。对于盒盖形截面结构的焊接，由于焊接截面不是单一矩形而属于半“口字”型，常规焊接方法在焊接工艺和质量控制方面也存在较多的问题。

在工程实践中涉及到的盒盖形焊接截面形式，如图1所示，一般壁厚δ不超过10mm，整体高度H不超过30mm。其中形式一为直角弯边盒盖截面，形式二、形式三分别为一侧、双侧带斜角的盒盖形截面，形式四为两侧反向带斜角的盒盖形截面。由于两侧直角弯边型面变化大，形式一带直角弯边的盒盖形截面焊接难度最大。直角弯边的盒盖形截面结构组件拼焊示意图如图2，即将盒盖形截面组件1与盒盖形截面组件2采用焊接的方法连接在一起，焊接截面为3，对于盒盖形焊接截面一般采取两侧弯边焊接+平直面焊接的分段焊接方法，常规焊接的主要难点和问题：1)分段式焊接需设计带翻转型面的焊接夹具，考虑三个装配面和支撑面，压紧、顶升机构的设计难；2)分段焊接的装配间隙和阶差、错边控制难，特别是三次焊接工序之间的装配精度和误差控制；3)三次分段拼焊工序间的搭接位置焊接工艺控制难度大，搭接位置焊缝易产生气孔等缺陷；4)三次分段拼焊焊缝成形均匀性控制难，累积叠加的焊接变形大。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明提供一种用于截面呈盒盖形的工件的电子束焊接方法，通过将待焊接截面分成多个焊接区域并设置多个用于焊接热输入能量参数调控的焊接点，采用角度调节机构对待焊接截面的倾斜角度进行调整并配合数学三角函数公式来获取焊接厚度与焊接角度以及最小高度差，根据最小高度差来确定焊接角度与焊接厚度，采用电子束试焊接来确定不同焊接点位置上对应的聚焦电流值并形成聚焦电流变化曲线以及焊接热输入能量参数，实现电子束对整个待焊接截面进行焊接时保持恒定，从而能够完成对待焊接截面的一次性焊接成型，提高表面成形的均匀性，降低焊接气孔等缺陷产生几率，降低焊接变形。

(2)技术方案