[发明专利]一种真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法

说明书

本发明属于电子束焊接技术领域，具体为一种真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法，它适用于坯料的真空电子束焊接过程。该工艺包括：首先将待焊坯料进行机械打磨并将待焊接面进行清洁处理，将待焊坯料进行堆垛，相邻坯料错边控制在2mm内；焊接时首先对焊缝点焊固定，然后通过散焦电子束预扫描焊缝进行预热，预热后开始焊接，焊接完成后，通过散焦电子束扫描焊缝进行缓冷。该发明解决了在焊接过程中难焊接坯料由于温度太低、冷速过快，应力过大造成焊缝开裂的问题，从而解决了难焊接金属的封焊难题。

技术领域

本发明属于电子束焊接技术领域，具体为一种真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法，它适用于坯料的真空电子束焊接过程。

背景技术

金属构筑成形技术是近10年来提出的一项全新的大锻件制造技术，该项技术以多块均质化的小尺寸板坯为基元，经表面清洁、真空封装、高温加热、变形连接、锻造成形等步骤，消除界面，实现“无痕”连接，最终获得一体化的大尺寸均质构件。这项技术将传统的锻造手段和新兴的增材制造巧妙结合，大幅缩短了实验室材料到工程化构件在性能水平上的差距，特别适合解决核电领域关键大构件的均质化制备难题。

真空封装是构筑成形过程的重要工序，由于42CrMo、模具钢、45#钢等特厚(其厚度范围一般为150mm～400mm)坯料在焊接和焊后冷却过程中焊接应力较大，容易造成焊缝开裂等问题，构筑成形技术很难直接应用。传统上采用的焊接前整体预热会造成待焊坯料的表面氧化，坯料间界面在后续构筑过程中无法消除，导致构筑失败。通过加热装置在真空室中对待焊坯料预热的方式，装置及工艺复杂，影响生产效率。因此，如果能直接采用真空电子束对待焊坯料实施焊前预热和焊后缓冷的方式来释放部分焊接应力，可以有效抑制裂纹的萌生，解决难焊接金属的封装难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法，解决难焊接金属的真空封装难题，用于防止难焊接金属在电子束焊接过程产生焊接裂纹。

本发明的技术方案是：

一种真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法，依次包括如下步骤：

1)将长宽或直径等尺寸的待焊坯料进行清洁处理，处理后将待焊坯料进行堆垛；

2)将堆垛后的待焊坯料放入真空室内，并在真空下对相邻待焊坯料之间的焊缝进行点焊固定；

3)将点焊固定后的待焊坯料采用散焦电子束对待焊位置进行扫描预热；

4)将扫描预热后的待焊坯料进行电子束聚焦焊接；

5)将电子束聚焦焊接后的坯料采用散焦电子束对焊缝进行扫描缓冷，完成焊接。

所述的真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法，在步骤1)中，堆垛后相邻待焊坯料间错边小于2mm，缝隙小于1mm。

所述的真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法，在步骤2)中，当待焊坯料为方形时，先点焊固定一条焊缝，将待焊坯料旋转180°，对第二条焊缝点焊固定，再旋转90°点焊固定第三条焊缝，然后旋转180°点焊固定第4条焊缝，直至将所有焊缝完成点焊固定；当待焊坯料为圆柱形时，按照顺时针或逆时针顺序依次对焊缝点焊，每层焊缝的焊点为4～8个均匀分布，直至将所有焊缝完成点焊固定；多层焊缝同时焊接时，点焊完成一层后再点焊第二层，由上到下依次对各层焊缝进行点焊固定。

所述的真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法，在步骤3)中，对待焊坯料扫描预热时，扫描宽度为20～40mm，束流强度50mA～150mA，扫描速度为200～400mm/min。

所述的真空电子束预热并焊后缓冷的焊接方法，扫描预热顺序为：将待焊坯料按顺时针或逆时针方向旋转，依次扫描预热该层的所有待焊缝隙，通过电子束产生的热量加热待焊坯料，每层缝隙焊接前对该层缝隙扫描预热重复进行2～3次。