[发明专利]一种变厚度ZL114A铝合金的真空电子束焊接方法

说明书

技术领域

本发明属于一种飞行器进气道，具体涉及一种高超声速内转进气道。

背景技术

ZL114A铝合金由于良好的铸造性能、较好的耐蚀性、气密性和高强度，被广泛地应用于航空航天领域。在实际生产中，常常需要在ZL114A铝合金件间进行焊接，以实现产品设计要求。

目前对ZL114A铝合金的焊接主要有氩弧焊和激光焊。使用传统的氩弧焊，很难保证变厚度区焊缝成形一致，并且在厚度较大的区域通常需要开坡口，进行多层多道焊，焊接热输入大、焊接变形大。使用激光焊，由于铝合金自身的高反射性，通常焊缝熔深有限，无法实现大厚度区域的焊接，且易产生气孔。真空电子束能量集中、热输入小、可实现不同厚度ZL114A的焊接，焊缝质量优良。因此，使用真空电子束焊接变厚度ZL114A具有明显的优势。

发明内容

本发明的目的是提供一种变厚度ZL114A铝合金的真空电子束焊接方法，该方法利于电子束焊接穿透能力强、热输入小、焊接变形与残余应力小等特点，可以将4～32mm厚度的ZL114A铝合金实施焊接，焊接性能稳定。

本发明是这样实现的，一种变厚度ZL114A铝合金的真空电子束焊接方法，它包括以下步骤，

步骤1：焊前准备：将待焊件进行酸洗、机械打磨，并使用丙酮擦拭干净；

步骤2：装配：使用夹具、工装装配待焊件，保证装配位置正确，两焊接件面间距不超过0.2mm，错边不大于0.2mm；

步骤3：电子束焊接；

步骤4；焊后质量检查。

所述的步骤3包括，

步骤3.1：将待焊件及工装吊装置于电子束焊机平台上并进行固定，调整转轴至待焊接面与工作台平行，将电子束对准待焊接件间距中心位置，进行抽真空，真空室真空度控制在2～7×10-2Pa；

步骤3.2：真空度满足焊接要求后使用小电子束流(2～5mA)对焊接轨迹进行示教，调整NC程序参数，保证电子束斑点始终位于焊缝中间位置。示教完成后进行定位焊接，定位焊焊缝长度10～20mm，通过工作台平移或转台的旋转来完成；

步骤3.3对焊缝进行正式焊接，正式焊接使用阶梯起弧的方式，焊接电流在起弧5～10mm后达到正式焊接电流，焊接完成后使用阶梯收弧的方式，在10～20mm内完成熄弧；

步骤3.4对焊缝进行修饰焊接。修饰焊使用与正式焊一致的起收弧方式，并通过加扫描的电子束流来完成焊接。

所述的步骤4包括，

步骤4.1：焊后对电子束焊缝进行外观检查，保证焊缝表面无裂纹、咬边、凹陷、焊瘤等缺陷；

步骤4.2：焊后对电子束焊缝质量X光无损检测，焊缝质量满足GJB1718A-2005《电子束焊接》I级焊缝要求；

步骤4.3：对焊接接头取样，进行接头力学性能测试，强度不低于基体材料的80％。

本发明的优点是，1.使用真空电子束焊接能量集中、热输入小、热影响区小、焊接变形小、焊接效率高、性能稳定；2.在正式焊和修饰焊中使用阶梯收弧和起弧的方式，可避免在焊缝起弧、收弧段形成凸起和凹坑；3.修饰焊使用加扫描的电子束流，可以有效的的消除焊接过程中产生的气孔，获得良好的焊缝内部质量及外观质量。

附图说明

图1为复杂变厚度型腔结构工件对接面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细介绍：

以复杂变厚度型腔结构工件为例，其对接面如附图1所示，工件材料为ZL114A。在焊接过程中对接平面及内弧面均存在变厚度区域，空腔部分壁厚为8mm，整体结构壁厚4～32mm。

1.平面焊接实施方案如下：

步骤1：焊前准备：

将待焊接件进行酸洗，去除表面氧化物，酸洗后在50～80℃下烘干20～30min，酸洗完成后机械打磨焊接区域至呈光亮金属光泽，并使用丙酮擦拭干净。

步骤2：装配：

使用夹具、工装装配待焊件，保证装配位置正确，两焊接件面间距不超过0.2mm，错边不大于0.2mm。

步骤3：平面电子束焊接方案

步骤3.1：将待焊件及工装吊装置于电子束焊机平台上并进行固定，调整转轴至待焊接面与工作台平行。将电子束对准待焊接件间距中心位置，进行抽真空，真空室真空度控制在2～7×10-2Pa。

步骤3.2：真空度满足焊接要求后使用小电子束流(2～5mA)对焊接轨迹进行示教，调整NC程序参数，保证电子束斑点始终位于焊缝中间位置。示教完成后进行定位焊接。定位焊焊缝长度10～20mm，通过工作台平移来完成。