[发明专利]电子束焊接参数确定方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种电子束焊接参数确定方法和装置。

背景技术

在航空、航天、船舶、海洋等领域，为了满足低成本、轻量化、整体化的制造需求，电子束焊接制造是大厚度材料结构的关键制造技术之一。在电子束焊接过程中，聚焦电流是其关键的焊接参数之一。当聚焦电流选取不当时，对于大厚度结构电子束焊接，易造成未焊透、焊缝熔切、表面成形不良等焊接缺陷。

通常，采用电子束焊接工艺试验方法，获取合适的聚焦电流等焊接参数的常规工艺试验方法主要有以下几种：

1)建立聚焦电流和临界穿透束流的关系曲线，利用最小临界穿透束流确定最佳的聚焦电流，该方法的优点就是这是一种试验研究结合理论的分析方法，适用于薄板和中等厚度材料结构，但是并不适合大厚度结构。

2)采用斜板工艺试验方法，建立聚焦电流和工作距离的工艺曲线关系，确定不同工作距离下聚焦电流的大小，该方法的优点就是通过反复的工艺试验可获得不同工作距离下的聚焦电流，该方法也主要适用于薄板和中等厚度试板。

上述这些传统的焊接参数确定法方法还存在试验次数多、需要的工艺试板多、工作量大、时间长、成本高的问题，试验次数可达30～50次，需要的工艺试板可达20到30块。而且，在焊接的过程中，参数的选取和决策依赖一定的工艺经验，具有一定的主观性。受材料特点、结构形式及设备条件的影响，焊接工艺裕度较小，也很难选取合适的，极易造成偏差，具有一定的不确定性。

目前，对于大厚度结构电子束焊接还没有一套简单有效的确定焊接参数的方法，从而导致焊板的焊接效果较差。

发明内容

本发明实施例提供了一种电子束焊接参数确定方法，以达到准确有效确定焊接参数的目的，该方法包括：

选取对测试焊板进行电子束焊接的束流值和焊接速度；

确定对测试焊板进行焊接的聚焦电流的最大值和最小值；

按照选取的束流值和焊接速度对所述测试焊板进行焊接形成焊缝，其中，在焊接过程中，聚焦电流在所述焊缝的起点到终点从所述最大值到所述最小值线性递减；

通过三角形相似原理，计算得到焊缝最窄部分起始端对应的聚焦电流和最窄部分末端对应的聚焦电流；

根据焊缝最窄部分起始端对应的聚焦电流和末端对应的聚焦电流，确定当前束流值和焊接速度对应的焊接聚焦电流；

改变束流值和/或焊接速度，重复上述步骤，得到同材质同厚度的测试焊板在不同束流值和/或不同焊接速度下的焊接聚焦电流；

确定在不同束流值和/或不同焊接速度下得到的焊缝的接头金相试样的1/2熔深处的熔宽、和熔深与确定的熔宽的比值；

选取1/2熔深处的熔宽、和熔深与确定的熔宽的比值满足预定要求时对应的束流值、焊接速度和焊接聚焦电流作为当前材质和厚度的焊板焊接时所需的束流值、焊接速度和聚焦电流。

在一个实施例中，确定对测试焊板进行焊接的聚焦电流的最大值和最小值，包括：

将所述测试焊板分为束流上升段、焊接段和束流下降段；

在所述束流上升段或者所述束流下降段调节聚焦电流进行焊接；

根据形成的电子束束斑大小、以及焊点的状态确定对所述测试焊板的焊接段进行焊接形成焊缝的聚焦电流的最大值和最小值。

在一个实施例中，根据焊缝最窄部分起始端对应的聚焦电流和末端对应的聚焦电流，确定当前束流值和焊接速度对应的焊接聚焦电流，包括：

在焊缝最窄部分起始端对应的聚焦电流和末端对应的聚焦电流之间的差值小于等于第一预定阈值的情况下，选择起始端对应的聚焦电流或者末端对应的聚焦电流作为当前束流值和焊接速度对应的焊接聚焦电流；

在焊缝最窄部分起始端对应的聚焦电流和末端对应的聚焦电流之间的差值大于第一预定阈值的情况下，根据所述焊缝最窄部分各点中上熔宽和下熔宽满足预定条件的点对应的聚焦电流确定当前束流值和焊接速度对应的焊接聚焦电流。

在一个实施例中，根据所述焊缝最窄部分各点中上熔宽和下熔宽满足预定条件的点对应的聚焦电流确定当前束流值和焊接速度对应的焊接聚焦电流，包括：

在焊缝最窄部分起始端对应的聚焦电流和末端对应的聚焦电流之间的差值大于第一预定阈值且小于等于第二预定阈值的情况下，选择起始端或末端中下熔宽大于等于0.5mm、熔深除以上熔宽大于等于10、且焊缝成形均匀的点对应的聚焦电流作为当前束流值和焊接速度对应的焊接聚焦电流；