CN107081515A - 一种大直径t型环内套装电子束焊接制造方法 - Google Patents

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高福洋
高奇
张明辉
张毅
刘志颖
蒋鹏
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    • B23K15/04—Electron-beam welding or cutting for welding annular seams

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Abstract

本发明涉及一种大直径T型环内套装电子束焊接制造方法，可以代替目前采用的熔化极氩弧焊或钨极氩弧焊等传统焊接方法制备的大直径T型环内套装；通过在面板上加工与肋板同宽度的凸台，保证面板与肋板之间的装配间隙，采用电子束焊接，有效解决了现有技术中大厚度环内套装T型材焊接采用熔化极氩弧焊或钨极氩弧焊等传统焊接方法进行角焊缝焊接时，存在的焊接效率低，焊接变形大，焊后尺寸精度难以精确保证，以及角焊缝应力集中情况较为严重，容易造成结构失稳破坏等问题。

Description

一种大直径T型环内套装电子束焊接制造方法
技术领域
本发明涉及金属材料焊接技术领域，具体的说是一种大直径T型环内套装电子束焊接制造方法。
背景技术
大型承受外压结构内部通过设计加工环形肋骨起到刚度提升的作用，通常为T型，因此称为T型环内套装。其主要采用焊接式结构，焊缝将面板与肋板连接在一起成为一个整体，从而达到提高结构强度保证结构稳定性的目的。大型结构内部环内套装数量庞大，焊接加工工艺复杂，焊接精度难以保证，因此环内套装焊接一直是大型外部承压结构制造过程中的关键部件，直接影响结构的生产周期和产品质量。对于重要结构的环内套装，其厚度更大（40-100mm）、精度要求更高，采用手工焊接或其他自动填丝熔化焊接方法，由于需要加工焊接坡口，坡口宽度大，焊接热输入量大，导致焊接变形较大，焊后尺寸精度难以保证，同时焊后焊缝清理困难，焊接质量难以保证等问题，不能满足设计要求。
发明内容
针对上述现有技术中大厚度环内套装T型材焊接采用熔化极氩弧焊或钨极氩弧焊等传统焊接方法进行角焊缝焊接时，存在的焊接效率低，焊接变形大，焊后尺寸精度难以精确保证，以及角焊缝应力集中情况较为严重，容易造成结构失稳破坏等问题，本发明提供一种大直径T型环内套装电子束焊接制造方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种大直径T型环内套装电子束焊接制造方法，包括以下步骤：
步骤一：根据面板宽度，在面板上加工1~10mm高的凸台，凸台的宽度与肋板的宽度相同，同时肋板相应的装配焊接位置需要减小相应的高度，从而保证焊后肋板整体高度满足要求；
步骤二：将面板和肋板装配好之后放到焊接平台上固定，根据图纸需要调整面板和肋板的相对位置，保证面板和肋板装配间隙小于0.3mm，轴向错边量小于0.2mm，然后用压板及顶紧装置固定；
步骤三：对装配好的工件进行检查，保证面板和肋板装配间隙小于0.3mm，轴向错边量小于0.2mm，肋板和面板垂直度公差满足要求，外径尺寸满足要求；对于磁性材料，需要检查待焊工件的残余磁量，使得残余磁量≤1×10-4T，否则应进行消磁处理；
步骤四：检查合格之后，对面板和肋板进行点焊，点焊点均布，保证装配间隙的稳定；
步骤五：将装配好的工件固定在焊接转台上并找正，放入真空室内抽真空，使得真空度达到5×10-3MPa以下时进行工件的焊接；
步骤六：抽好真空后，启动电子束焊机，调整电子枪的焊接角度，使得电子枪垂直焊缝方向设置，焊接环形焊缝，加速电压为55～150KV，焊接速度为200～1000mm/min，电子束流为50～350mA，聚焦电流为1500～3000mA，电子束在X方向的扫描摆幅为0～5.4，电子束在 Y方向的扫描摆幅为0～6.0，焊接距离为200～1500mm；
步骤七：完成全部焊接后，按设计要求检查面板和肋板内径和外径尺寸，以及面板和肋板的垂直度；
步骤八：对检查合格后的环内套装进行热处理，热处理温度为550～950℃，保温时间为0.5～2小时，出炉温度≤100℃。
所述步骤四中的焊接方式采用手工氩弧焊进行点焊。
所述步骤六中的扫描波形为圆形。
本发明的有益效果：
本发明提供的大直径T型环内套装电子束焊接制造方法，可以代替目前采用的熔化极氩弧焊或钨极氩弧焊等传统焊接方法制备的大直径T型环内套装；通过在面板上加工与肋板同宽度的凸台，保证面板与肋板之间的装配间隙，采用电子束焊接，有效解决了现有技术中大厚度环内套装T型材焊接采用熔化极氩弧焊或钨极氩弧焊等传统焊接方法进行角焊缝焊接时，存在的焊接效率低，焊接变形大，焊后尺寸精度难以精确保证，以及角焊缝应力集中情况较为严重，容易造成结构失稳破坏等问题；
采用电子束代替生产效率低、焊接变形大、焊接质量难保证、焊接材料消耗大、劳动条件差的手工焊具有极大的优越性；可以实现大厚度T型环内套装的电子束焊接；明显提高焊接质量，减少返修几率；提高效率，缩短制造周期；保证T型环内套装尺寸公差要求；降低成本；并且可以推广使用到其他材料焊接性差、焊接工艺复杂、工作量大和其他形状的T型结构的焊接上。
附图说明
图1 本发明结构主视图；
图2 本发明接头形式结构示意图；
附图标记：1、面板，2、肋板，3、凸台。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的阐述。
实施例1
针对面板内径1200mm，宽度30mm，厚度10mm，肋板高80mm，厚10mm的TC4钛合金T型环内套装，设计凸台高度为2mm，将面板和肋板装配好之后放到焊接平台上固定，调整面板和肋板的相对位置，面板和肋板装配间隙小于0.3mm，轴向错边量小于0.2mm，用压板及顶紧装置固定；肋板和面板垂直度公差满足要求，小于0.5mm，外径尺寸满足要求；对面板和肋板进行点焊，焊接方式采用手工钨极氩弧焊进行点焊，点焊点均布于待焊焊缝的8个位置，装配间隙均匀、稳定，小于0.2mm；将装配好的工件固定在焊接转台上并找正，放入真空室内抽真空，使得真空度达到5×10-3MPa以下时进行工件的焊接；抽好真空后，启动电子束焊机，调整电子枪的焊接角度，使得电子枪垂直焊缝方向设置，焊接环形焊缝，加速电压为150KV，焊接速度为1000mm/min，电子束流为50mA，聚焦电流为1600mA，焊接距离为400mm，扫描波形为圆形；完成全部焊接后，按设计要求检查面板和肋板内径和外径尺寸，以及面板和肋板的垂直度。对检查合格后的环内套装进行热处理，热处理温度为550℃，保温时间为0.5小时，出炉温度≤100℃。
实施例2
针对面板内径2800mm，宽度35mm，厚度20mm，肋板高75mm，厚15mm的40Cr钢T型环内套装，设计凸台高度为4mm，装配前需要检查待焊工件的残余磁量，并进行消磁处理使得残余磁量≤1×10-4T；将面板和肋板装配好之后放到焊接平台上固定，调整面板和肋板的相对位置，面板和肋板装配间隙小于0.3mm，轴向错边量小于0.2mm，用压板及顶紧装置固定；肋板和面板垂直度公差满足要求，小于0.5mm，外径尺寸满足要求；对面板和肋板进行点焊，焊接方式采用手工钨极氩弧焊进行点焊，点焊点均布于待焊焊缝的8个位置，装配间隙均匀、稳定，小于0.2mm；将装配好的工件固定在焊接转台上并找正，放入真空室内抽真空，使得真空度达到5×10-3MPa以下时进行工件的焊接；抽好真空后，启动电子束焊机，调整电子枪的焊接角度，使得电子枪垂直焊缝方向设置，焊接环形焊缝，加速电压为150KV，焊接速度为800mm/min，电子束流为350mA，聚焦电流为2600mA，焊接距离为1000mm，扫描波形为圆形；完成全部焊接后，按设计要求检查面板和肋板内径和外径尺寸，以及面板和肋板的垂直度。对检查合格后的环内套装进行热处理，热处理温度为550℃，保温时间为1小时，出炉温度≤100℃。

Claims (3)

1.一种大直径T型环内套装电子束焊接制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：根据面板宽度，在面板上加工1~10mm高的凸台，凸台的宽度与肋板的宽度相同，同时肋板相应的装配焊接位置需要减小相应的高度，从而保证焊后肋板整体高度满足要求；
步骤二：将面板和肋板装配好之后放到焊接平台上固定，根据图纸需要调整面板和肋板的相对位置，保证面板和肋板装配间隙小于0.3mm，轴向错边量小于0.2mm，然后用压板及顶紧装置固定；
步骤三：对装配好的工件进行检查，保证面板和肋板装配间隙小于0.3mm，轴向错边量小于0.2mm，肋板和面板垂直度公差满足要求，外径尺寸满足要求；对于磁性材料，需要检查待焊工件的残余磁量，使得残余磁量≤1×10-4T，否则应进行消磁处理；
步骤四：检查合格之后，对面板和肋板进行点焊，点焊点均布，保证装配间隙的稳定；
步骤五：将装配好的工件固定在焊接转台上并找正，放入真空室内抽真空，使得真空度达到5×10-3MPa以下时进行工件的焊接；
步骤六：抽好真空后，启动电子束焊机，调整电子枪的焊接角度，使得电子枪垂直焊缝方向设置，焊接环形焊缝，加速电压为55～150KV，焊接速度为200～1000mm/min，电子束流为50～350mA，聚焦电流为1500～3000mA，电子束在X方向的扫描摆幅为0～5.4，电子束在 Y方向的扫描摆幅为0～6.0，焊接距离为200～1500mm；
步骤七：完成全部焊接后，按设计要求检查面板和肋板内径和外径尺寸，以及面板和肋板的垂直度；
步骤八：对检查合格后的环内套装进行热处理，热处理温度为550～950℃，保温时间为0.5～2小时，出炉温度≤100℃。
2.如权利要求1所述的大直径T型环内套装电子束焊接制造方法，其特征在于：所述步骤四中的焊接方式采用手工氩弧焊进行点焊。
3.如权利要求1所述的大直径T型环内套装电子束焊接制造方法，其特征在于：所述步骤六中的扫描波形为圆形。
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