CN103506751A - 一种不锈钢筒体真空电子束焊接方法 - Google Patents

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Abstract

一种不锈钢筒体真空电子束焊接方法，包括：清理旋压筒体和封头，打磨待焊部位，宽度不小于10mm，打磨至金属光泽，清洁待焊部位；将旋压筒体和封头对接装配在一起，控制对接处错边量≤0.15mm，并将装配到位的待焊组件装夹在电子束焊机的回转装置上；将待焊组件开进真空室，抽真空，真空度到达5×10-4mbar后，选用经验证的电子束焊参数对筒体组件进行真空电子束焊接；电子束焊接结束后，检查焊缝外观质量，确认焊缝表面无目视可见缺陷；拆除工装后检查焊缝背面质量，以不存在突出筒体内壁高度焊漏为自检合格。本发明解决有利于产品的质量可靠性和稳定性。

Description

一种不锈钢筒体真空电子束焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种不锈钢筒体真空电子束焊接方法。
背景技术
00Cr19Ni11是一种奥氏体型不锈钢，比0Cr19Ni9碳含量更低的钢，耐晶间腐蚀性优越，为焊接后不进行热处理部件类。
某型号燃料箱筒体采用上述不锈钢作为原材料，筒体的设计结构如附图1，筒体内腔装填某种燃料，燃料的移动则通过活塞沿筒体内壁的单向推动实现，而活塞则由导向环作为移动的导向。为了确保燃料的利用率，要求活塞与筒体内壁的间隙尽可能小，以减少活塞与筒体之间因存在间隙而残留燃料，因此，不仅要求筒体有很高的椭圆度，而且要求其内壁表面粗糙度为0.125，达到镜面要求。然而由于受加工工艺所限，无法实现筒体的整体加工，为此，在不影响筒体使用性能的前提下，将筒体分割成旋压筒体和封头两部分，如附图2，再将旋压筒体和封头经电子束焊组焊，焊缝经X光无损探伤检验合格后，再进行机械切削精加工至筒体最终尺寸精度。
然而如图3所示，焊接形成的焊缝背面余高超差。
发明内容
图1是本发明的燃料箱筒体结构示意图；
图2是本发明燃料箱筒体的焊接接头示意图，右侧为筒体与封头对接接头的局部侧视放大图；
图3 是本发明中提及的焊缝余高超出允许范围的示意图（图中h1＞0.75mm）；
图4 是筒体深熔焊阶段焊接位置示意图。
图2中1是旋压筒体，2是封头。
具体实施方式
由背景技术可知，焊接采用00Cr19Ni11为材料的不锈钢筒体形成的焊缝余高过高。发明人经过研究发现，00Cr19Ni11虽然有较好的焊接性，但是与其它的结构钢比较，其熔池流动性差，且散热慢，因此对于不锈钢材料，在进行环缝对接焊时，由于存在起弧和收弧，造成局部热量重复输入，使得局部热量过高，从而导致焊缝背面余高超差，如附图3，超差的余高又由于受结构所限，无法通过机械打磨方式去除，导致筒体不能按合格产品交付使用。
发明人经过进一步研究，在本发明中提供一种不锈钢筒体真空电子束焊接方法，所提供的方法在整条接缝的焊接过程中，通过改变焊接速度，即改变焊接线能量的方式，使不同部位得到的线能量不同，从而达到控制焊缝成形，即控制焊缝背面余高的目的。
本发明是通过如下步骤实现：
步骤一、 清理加工到尺寸精度的旋压筒体和封头，分别用砂皮打磨待焊部位，宽度不小于10mm，打磨至金属光泽，然后用无水酒精清洁待焊部位；
步骤二、用装焊工装将旋压筒体和封头对接装配在一起，控制对接处错边量≤0.15mm，然后将装配到位的待焊组件装夹在电子束焊机的回转装置上；
步骤三、将待焊组件开进真空室，抽真空，真空度到达5×10-4mbar后，对筒体组件进行真空电子束焊接，焊接过程中焊接速度变化；
本实施例中，所述焊接依次包括定位焊、深熔焊和修饰焊，所述深熔焊过程中，焊接速度增大。图4中，01区从0°-A为工件空转阶段；02区从A到C为深熔焊前的电流上升阶段；03区为深熔焊阶段；04区从C到D为深熔焊后的电流下降阶段。如图4所示，从C位置沿逆时针方向焊接至位置B，焊接速度相对较小，以焊缝背面焊透且余高不超标为原则，而从B→C，由于这一段在电流上升阶段就已经焊透，且00Cr19Ni11这种不锈钢材料散热慢，造成从B→C局部热量重复输入时，使得局部热量过高，从而导致焊缝背面余高超差，为此从B→C，通过增大焊接速度的方式来降低该区域的热量输入。本发明即通过理论分析和实验验证来选择最佳的焊接速度。
采用表1所提供的焊接参数可以得到品质满足工艺要求的焊接产品。
表1 真空电子束焊焊接参数
Figure 2012102042847100002DEST_PATH_IMAGE001
需要说明的是：表中深熔焊时的焊接速度是变化的，其中，从起弧至深熔焊352°的焊接速度为40mm/s，剩余的8°至电流下降结束，焊接速度为45mm/s。
步骤四、电子束焊接结束后，检查焊缝外观质量；
步骤五、确认焊缝表面无目视可见缺陷后，真空室进气，将焊接完成的工件开出真空室，并取下工件；
步骤六、拆除工装后检查焊缝背面质量，以不存在突出筒体内壁高度的焊漏为自检合格，完成焊接工序。
下面例举实例
本发明在某型燃料箱筒体上实施，待焊处外径212mm，待焊处筒体壁厚6.45mm，材料牌号为00Cr19Ni11，燃料箱筒体结构形式如附图1所示。具体方法如下：
接头加工：焊接接头均加工成如附图2所示的结构型式。
壳体待焊部位清洁：用砂皮打磨壳体待焊部位（宽度不小于10mm），打磨至金属光泽，且不得有氧化皮、锈斑，然后用无水酒精清洁壳体待焊部位。
装配：将待焊的旋压筒体和封头对接装配在一起，要求对接错边量≤0.15mm，并用装配工装将筒体组件拉紧固定，控制对接处装配间隙不大于0.02mm。
将装配好的筒体装夹在EBW2100/15-150CNC真空电子束焊接设备的回转装置上。
焊接时的真空度不低于5×10-4mbar，选用表1电子束焊参数，依次进行电子束焊定位焊、深熔焊和修饰焊。
焊接结束后，检查焊缝表面，要求有无目视可见缺陷，然后将焊接完成的工件开出真空室，取下工件；
拆除工装；
完成焊接。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.一种不锈钢筒体真空电子束焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、 清理加工到尺寸精度的旋压筒体和封头，分别用砂皮打磨待焊部位，待焊部位宽度不小于10mm，打磨至金属光泽，然后用无水酒精清洁待焊部位；
步骤二、用装焊工装将旋压筒体和封头对接装配在一起，然后将装配到位的待焊组件装夹在电子束焊机的回转装置上；
步骤三、将待焊组件开进真空室，抽真空，真空度到达5×10-4mbar后，对筒体组件进行真空电子束焊接，焊接过程中焊接速度变化；
步骤四、电子束焊接结束后，检查焊缝外观质量；
步骤五、确认焊缝表面无目视可见缺陷后，真空室进气，将焊接完成的工件开出真空室，并取下工件；
步骤六、拆除工装后检查焊缝背面质量，以不存在突出筒体内壁高度的焊漏为自检合格，并结束焊接。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢筒体真空电子束焊接方法，其特征在于，步骤二控制对接处错边量≤0.15mm。
3.根据权利要求1所述的一种不锈钢筒体真空电子束焊接方法，其特征在于，所述焊接依次包括定位焊、深熔焊和修饰焊，所述深熔焊过程中，焊接速度增大。
4.根据权利要求1所述的一种不锈钢筒体真空电子束焊接方法，其特征在于，对于壁厚为6.45的不锈钢筒体，定位焊的速度为30mm/s，深熔焊的速度从起弧至352°为40mm/s，剩余的8°至电流下降结束，焊接速度为45mm/s，修饰焊的速度为30mm/s。
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