[发明专利]一种高比重合金电子束焊接填充材料及方法

说明书

本发明属于难熔金属材料的焊接领域，涉及一种高比重合金的无裂纹电子束焊接方法。本发明通过添加自制填充层实现了难熔的高比重合金的焊接。本发明的步骤如下：将自制填充层薄板作为两块高比重合金板之间的中间层组成待焊件，电子束焊接时，电子束流正对自制填充层薄板的中间，焊接速度为300mm/min~1000mm/min、加速电压为60~150kV、电子束流为10mA~100mA、扫描频率X=0~500Hz，Y=0~500Hz。该法能够得到无裂纹的高比重合金焊接接头，抗拉强度≥590MPa，屈服强度≥400MPa。

技术领域

本发明属于难熔金属焊接领域，具体涉及一种高比重合金材料的电子束焊接方法。

背景技术

高比重合金由于其密度高、抗拉强度高、延性好、良好的吸收射线的能力、良好的电性能、良好的导热性及较低的线膨胀系数以及良好的耐腐蚀性与抗氧化性等优点被广泛应用于航空航天等尖端科学技术中。陀螺仪的转子材料，陀螺仪是飞机、人造卫星、各种导弹、宇宙飞船和核潜艇的导航和控制系统的大脑，陀螺仪的稳定性随着回转体的质量的增加而提高，采用高密度合金作为陀螺仪转子可使其稳定性和控制精度大大提高；飞机上的惯性旋转原件及发动机上的平衡配重等。在实际过程中通常采用焊接的方法实现高比重合金的固定连接，但是高比重合金的焊接存在很大问题，很难通过普通的熔化焊实现焊接。此时电子束焊接因为它的能量密度高，焊接精度好，焊缝成型好等优点在实现高比重合金的焊接中具有很好的作用。

发明内容

本发明的目的是为了实现高比重合金材料的高质量焊接，提供一种高比重合金金属材料的无裂纹电子束焊接方法。

本发明的焊接方法按以下步骤实现：一、将待焊宽度为0.1mm~0.8mm的自制填充层薄板（2）和高比重合金金属板（1）先放在丙酮中超声清洗5min~10min，然后烘干；二、将自制填充层薄板（2）作为中间层置于两块待焊高比重合金金属板（1）之间，组成待焊件；三、将待焊件用夹具刚性固定于电子束焊接真空室内，进行电子束焊接，所述真空室的真空度为1×10-4~5.0×10-2Pa，先采用电子束在两端点焊固定，使中间层自制填充层薄板（2）与两块待焊高比重合金金属板（1）的间隙为0.05mm~0.10mm，点焊焊接参数：加速电压为60~150kV、表面聚焦、电子束流为3~10mA；四、正式焊接时电子束流（3）正对自制填充层薄板（2）的中间位置，焊接参数：焊接速度为300mm/min~1000mm/min、加速电压为60~150kV、电子束流为10mA~100mA、扫描频率X=0~500Hz，Y=0~500Hz。

上述的步骤一中的自制填充层薄板（2）的成分为：Ni质量分数50~85%，Cr质量分数10%~30%，Fe质量分数 5%~20%。宽度为0.1mm~0.8mm。

上述的步骤三中自制填充层薄板（2）与两块待焊高比重合金金属板（1）的间隙为0.05mm~0.10mm；电子束焊接真空室的真空度为1×10-4~5.0×10-2Pa；点焊时焊接参数：加速电压为60~150kV、表面聚焦、电子束流为3~10mA。

上述的步骤四中正式焊接时电子束流（3）正对自制填充层薄板（2）的中间位置，不进行偏束；焊接参数：焊接速度为300mm/min~1000mm/min、加速电压为60~150kV、电子束流为10mA~100mA、扫描频率X=0~500Hz，Y=0~500Hz。

本发明采用自制填充层板作为中间层，能够改变高比重合金材料直接焊接过程中作为基体相的Fe、Ni等元素在焊接过程中直接挥发严重影响材料连接的情况，能够通过填充层自制填充层的熔化实现两侧高比重合金材料的连接，获得无裂纹的电子束焊接接头。本发明制备的同种高熔点高比重合金材料接头无裂缝，抗拉强度≥590MPa，屈服强度≥400MPa。

附图说明

图1是待焊件的结构示意图；

图2是电子束流作用位置示意图；