[发明专利]一种基于应力离散分布的超高强钢多空腔结构的焊接方法

说明书

本发明涉及一种基于应力离散分布的超高强钢多空腔结构的焊接方法,该结构包括超高强钢腔体和盖板，超高强钢腔体和盖板之间通过点焊、预热、封焊、焊接和缓冷等步骤进行焊接,采用起弧、收弧、搭接的焊接方式完成单条封闭焊缝的焊接，并采用搭接位置交错的布局方法和对称交错的焊接顺序完成多空腔结构工件在一次真空下的整体电子束焊接，降低各焊缝之间的影响，有效控制变形的同时，大幅提高了焊接效率；同时采用焊前预热、焊后缓冷和及时热处理的方式，有效避免了焊缝开裂的问题。

技术领域

本发明涉及电子束加工技术领域，特别是涉及一种基于应力离散分布的超高强钢多空腔结构的焊接方法。

背景技术

超高强度钢由于其强度高，多用于承力部件。随着航空、航天、船舶等领域的发展，承力部件因其结构性与功能性要求的不断提升，正不断提出焊接方面的需求。对于超高强度钢材料而言，该材料焊接难度较大，且对缺口敏感系数很高，焊后易开裂。目前对于简单结构的超高强度钢工件，采用电子束焊接的方法可实现有效连接，其焊接接头的拉伸、冲击、疲劳等性能均能满足要求。

超高强度钢多空腔结构与工字梁结构相比，其承力能力更强，而与实体结构相比重量又轻，因此在承力结构研制方面具有一定的优势。而对于多空腔结构的制造而言，采用焊接方法连接盖板与腔体，无疑比铆接更具有先进性；但同时也由于其结构的特殊性及刚性拘束较大，导致多条焊缝之间存在相互影响，存在较大的焊缝收缩变形；由于热量逐渐累积导致整个工件严重变形，在连续焊接的情况下甚至易导致焊缝或热影响区开裂。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种基于应力离散分布的超高强钢多空腔结构的焊接方法，本方法采用搭接位置交错的布局方法和正反面对称交错的焊接顺序，能够降低各焊缝之间的影响，有效控制变形的同时，大幅提高了焊接效率，同时采用焊前预热、焊后缓冷和及时热处理的方式，有效避免了焊缝开裂的问题。

(2)技术方案

第一方面，本发明的实施例提出了一种基于应力离散分布的超高强钢多空腔结构的焊接方法，该结构包括超高强钢腔体和盖板，其特征在于，所述的超高强度钢多空腔结构为矩形且包括多个贯穿超高强钢正反面的腔体及用于密封腔体的多个盖板，盖板的数量是腔体数量的2倍，所述的焊接方法包括：

第一步，将用于密封腔体的盖板分别与对应的腔体装配在一起形成待焊接工件，盖板与对应的腔体之间形成焊缝，所述盖板与其对应腔体之间均形成搭接区，位于同一平面的搭接区上下交错分布，且正反面的搭接区上下对应分布；

第二步，将第一步中装配好的待焊接工件放入电子束焊接件的真空室内，关闭真空室大门，启动抽真空；

第三步，将盖板与对应的腔体点焊在一起，并完成示教编程确定焊接轨迹；

第四步，按照第三步制定好的焊接轨迹利用电子束对盖板与对应的腔体之间形成焊缝附近进行预热；

第五步，按照第三步制定好的焊接轨迹对待焊接工件进行封焊；

第六步，采用正反面对称交错的顺序对全部的焊缝进行焊接；

第七步，对焊接后的工件进行缓冷处理。

进一步地，超高强钢多空腔结构内部设有沿水平方向贯穿超高强钢的减重孔。

进一步地，第三步点焊时的加速电压为70～150kV，电子束流≤5mA；盖板的长直边至少点焊5点，盖板的短直边至少点焊4点，盖板的圆角边至少点焊3点。

进一步地，焊缝处按焊接顺序依次为起弧区、焊接区、搭接区和收弧区。进一步地，起弧区长度为15～40mm，搭接区长度为5～25mm，收弧区长度为15～40mm。

进一步地，第四步预热时，电子束流≤3mA，并对焊缝附近预热三圈。