[发明专利]一种获取大厚度钛合金电子束焊接平行型焊缝的工艺方法

说明书

本发明公开一种获取大厚度钛合金电子束焊接平行型焊缝的工艺方法，采用电子束非熔透焊缝焊接过程，使得电子束焊缝横截面在焊缝熔深方向上呈平行型几何特征形貌。该工艺方法获得一种大厚度钛合金电子束焊缝横截面在熔深方向上呈平行型几何特征形貌，该焊缝考虑到实际大厚度电子束焊缝在熔深方向上几何尺寸均匀性对焊接接头性能均匀性的影响，从而确保舱体赤道缝电子束焊接质量。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种获取大厚度钛合金电子束焊接平行型焊缝的工艺方法。

背景技术

钛合金具有比强度高、耐腐蚀性好、热强性高等优点，在航空、海洋工程领域得到了越来越多的应用，但是钛合金导热性差，电阻系数大、热容量小，因此，在焊接钛合金时，应该采用能量集中的热源，电子束焊接无疑成为钛合金焊接加工的首选方式之一。

电子束焊是高能量密度的焊接方法，具有溶深大、溶宽小、焊接速度高和焊件变形小等优点，被广泛应用于制造领域，特别是一些复杂特殊构件的焊接中显示出独特的优越性。

在海洋工程中，某钛合金球形舱体由上、下半球壳组成，舱体壁厚56mm、外径SR1106，要实现上、小半球壳的连接同城采用电子束焊接赤道缝实现，同时焊后舱体内表面不允许有任何焊接飞溅。虽然，电子束焊接具有大深宽比的特点，对于大厚度电子束焊接尤为明显，但是大深宽比焊缝横截面容易在熔深方向上产生几何尺寸的不均匀性，这种不均匀性对焊接接头整体性能的影响不容忽视。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种获取大厚度钛合金电子束焊接平行型焊缝的工艺方法，该工艺方法获得一种大厚度钛合金电子束焊缝横截面在熔深方向上呈平行型几何特征形貌，该焊缝考虑到实际大厚度电子束焊缝在熔深方向上几何尺寸均匀性对焊接接头性能均匀性的影响，从而确保舱体赤道缝电子束焊接质量。

本发明采用的技术方案如下：

一种获取大厚度钛合金电子束焊接平行型焊缝的工艺方法，采用电子束非熔透焊缝焊接过程，使得电子束焊缝横截面在焊缝熔深方向上呈平行型几何特征形貌。

优选的，沿所述焊缝熔深方向上，焊缝横截面包括焊缝正面余量预留区域、中间平行型焊缝横截面获取区域、焊缝根部余量预留区域。

优选的，在电子束焊接过程中，液态熔池金属的塌陷和焊缝正面形成的喇叭口处于焊缝正面余量预留区域中；在电子束焊接过程中，电子束功率脉动影响区域、针尖缺陷以及非熔透焊缝根部收缩区域控制在焊缝根部余量预留区域。

优选的，所述工艺方法采用电子束横枪固定焊接、工件旋转焊接的方式进行电子束焊接。

优选的，所述工艺方法适用于焊缝熔深大于等于30mm厚度的钛合金的电子束焊接。

优选的，所述工艺方法适用于舱体壁厚56mm、外径SR1106的钛合金球形舱体的上、下半球壳的焊接，具体包括如下步骤：

步骤1：以H＝T1(≤10)+T2+T3(≤10)为总熔深条件、T2＝56mm，为在熔深上焊缝横截面呈平行型几何特征形貌的拟定目标，在钛合金板上优化调整参数，获取最佳聚焦电流、加速电压和工作距离；其中，H为焊缝横截面，T1为焊缝正面余量预留区域，T2为中间平行型焊缝横截面获取区域，T3为焊缝根部余量预留区域；

步骤2：在最佳聚焦电流、加速电压和工作距离条件下，在以最小熔深为56mm的电子束焊接线能量为参照对象、对电子束流和焊接速度进行选择组合，通过调整电子束扫描的扫描方式、扫描幅度和扫描频率对钛合金板进行焊接，改善焊缝横截面的几何形貌，使得焊缝焊接截面在熔深方向上呈现平行型几何特征形貌，获得该工艺方法的工艺参数。