[发明专利]一种3D打印高温合金管道结构电子束焊接方法

说明书

本发明涉及一种3D打印高温合金管道结构电子束焊接方法，涉及焊接技术领域。该方法使用真空电子束能量集中、密度高、熔深大、热输入小等优点，可实现3D打印GH3536高温合金材料的焊接，焊接后焊缝成形良好，焊缝表面无裂纹、气孔、凹陷、咬边、焊瘤等缺陷，焊接内部质量、常温力学性能均能达到国家军用标准GJB1718A‑2005《电子束焊接》Ⅰ级要求。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种3D打印高温合金管道结构电子束焊接方法。

背景技术

如今，3D打印作为20世纪80年代后期发展起来的一项新兴前沿技术，被认为是制造技术领域的一次重大突破。尤其是近十年来，金属材料的增材制造技术不断取得突破，发展尤其迅速。高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料，具有较高的高温强度，良好的抗氧化和抗腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。高温合金为单一奥氏体组织，在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性，是广泛应用于航空、航天、石油、化工、舰船的一种重要材料。

如何实现3D打印GH3536高温合金材料的焊接，成为了亟待解决的技术问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何实现3D打印GH3536高温合金材料的焊接。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种3D打印高温合金管道结构电子束焊接方法，包括以下步骤：

第一步、焊接面处理：采用机械加工方法，将待焊接的试件在焊接面10mm内均进行加工，保证其表面粗糙度Ra最大允许值为3.2μm，且对接面平整、光洁、无毛刺，并保持棱角；

第二步、焊前准备：将待焊接试件进行吹砂处理，吹砂后待试件焊接前8h以内采用不锈钢丝刷将待焊部位内外表面距离对焊面10mm范围进行打磨，使其露出金属光泽，且不破坏对接尖角，最后采用丙酮或者无水乙醇擦拭干净，去除零件表面油污、非金属杂质；

第三步、装配：使用工装装配待焊接试件，保证待焊接试件的焊接面对齐、夹紧并固定，两焊接试件焊接面间隙不大于0.1mm，错边不大于0.1mm，局部任意100mm内累计长度不大于20mm范围内间隙和错边均不大于0.15mm；

第四步、氩弧焊定位焊：采用手工氩弧焊对零件进行定位焊，定位焊时对焊缝正反面通氩气进行保护，定位焊后采用不锈钢丝刷对定位焊点进行打磨，然后采用白稠布蘸丙酮或者无水乙醇擦拭干净；

第五步：电子束焊接；

第六步：焊后质量检查。

优选地，第五步具体包括：

1)采用高压真空电子束焊机，将焊接夹具放置在焊机的焊接平台上并固定，当电子束枪真空度优于1×10^-5mbar，真空室真空度优于7×10^-4mbar后开始焊接；

2)电子束定位焊：真空度满足要求后，先采用电子束流找出焊接轨迹，即保证电子束斑点位于焊缝中间位置，然后对待焊接试件进行定位焊，定位焊长度约5mm～10mm，间距20mm～30mm；

定位焊工艺参数：

加速电压：U_b＝140kV

聚焦电流：Ic＝1955mA-1965mA

电子束流：Ib＝3mA-6mA

焊接速度：V＝7mm/s

偏摆：X＝1.0mm；Y＝0mm