[发明专利]一种非穿透电子束焊接止口结构及焊接方法有效

专利信息
申请号: 202010987917.0 申请日: 2020-09-18
公开(公告)号: CN112192084B 公开(公告)日: 2022-04-12
发明(设计)人: 徐志明;郑健生;祝华云;隋永枫;王宏泽;俞胤杰;屠瑶;谢健 申请(专利权)人: 杭州汽轮动力集团有限公司
主分类号: B23K33/00 分类号: B23K33/00;B23K15/06
代理公司: 北京精金石知识产权代理有限公司 11470 代理人: 杨兰兰
地址: 310022 *** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 穿透 电子束 焊接 结构 方法
【说明书】:

本发明公开了一种非穿透电子束焊接止口结构及焊接方法,包括:第一焊接件、第二焊接件、焊缝、止口;所述止口位于第一焊接件焊接面下方,为向内弯折的凸边结构;所述第一焊接件、第二焊接件的焊接面之间设置有焊缝;所述止口外凸于所述第一焊接件下表面,截面呈水平放置的V型结构,靠所述第二焊接件的表面为配合面,结构为楔形槽;本发明优点在于:通过设计的楔形槽,上部形成辅助定位结构,降低装配难度,槽体有利于消除气孔缺陷,同时将焊接产生的缺陷引入到止口中,有效阻挡焊接飞溅物,避免了焊接飞溅物对零件使用造成的影响,减少了焊缝缺陷的产生。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域,尤其涉及一种非穿透电子束焊接止口结构及焊接方法。

背景技术

真空电子束焊接是指在真空环境下,利用会聚的高速电子流轰击焊缝处所产生的热能使被焊金属熔合的一种焊接方法,具有穿透能力强、焊接速度快、热影响区小、焊接应力小、焊缝深宽比大、焊接质量好等特点,具有传统焊接方法难以比拟的优势。

现有技术中,由于焊接接头区域熔合再结晶,一般情况下,接头要比母材具有更好的抗静载荷的能力,然而由于焊接过程中引入的各种缺陷使得焊接接头的抗动载荷能力大大下降,这些大量存在的微裂纹,在外部载荷作用下疲劳裂纹更容易在此萌生和扩展,而这些缺陷和微裂纹往往存在在于焊缝的背面。在电子束非穿透焊中,焊缝内部出现的超标气孔往往以焊缝底部的气孔为主,在电子束未熔透情况下容易出现钉尖缺陷,这些钉尖缺陷不仅会造成焊缝底部凹凸不平,有些钉尖甚至插进基体金属,钉尖缺陷的产生将导致焊缝底部产生气孔和空洞。电子束未穿透焊接和保留背部高缺陷区域降低了电子束焊接质量,严重影响焊接零件的使用寿命。

中国专利CN106271173A公开了一种消除钛合金电子束焊缝钉尖缺陷的方法,在进行电子束焊接过程中,通过增加单方向幅值的椭圆形函数,单位时间内束流在同一点停留的时间增加,来加剧电子束焊缝的搅拌效应,以横切焊缝进行扫描的方式来消除焊缝钉尖缺陷。上述技术方案采用控制工艺参数的方式减少缺陷的产生,但是该方案在实际加工中,需要严格控制工艺参数,面对不同加工尺寸及材料时,均需要推导及实验,才能确定最终设定值,而且系统对控制精度要求较高,整体成本比较大。同理的还有中国专利CN108857032A公开了一种球壳赤道焊缝的横枪电子束补焊方法。该方法至少包括了确定补焊工艺区、打磨补焊工艺区、确定补焊点位线、在补焊工艺区补焊和确定辅助加热区的方法步骤,该补焊方法通过设计补焊工艺区,采用基于焊缝表面宽度确定焊接中心位置的方法,保证补焊位置区域的准确性。该种方案采用了补焊的方法来消除缺陷,但二次焊缝易烧蚀零件主体,同时产生的飞溅物污染零件难于去除。中国专利CN110524101A采用了一种比较实验法,通过测试找寻最合适的焊接参数,该方案与前述技术方案类似,需要大量时间及精力进行测试,在实际批量生产中并不适用。

中国专利CN106271007A公开了一种电子束焊接接头结构,该结构是一种消除了焊缝接头止口缝隙、增加了防焊接飞溅工艺槽的电子束焊接接头结构。其结构包括:外筒体、防焊接飞溅工艺槽、工艺止口、内筒体。外筒体与内筒体零件采用对接接头结构,接头背面有防焊接飞溅工艺槽,工艺槽两端通过两个半圆平滑进行转接。上述技术方案通过改进焊接处接口结构,增设工艺止口,防止焊接飞溅,可以应用于非穿透型电子束焊接改进为穿透型,但是该结构较为复杂,加工难度大,且排出的缺陷并没有去除,导致在一些应用场景中并不适用,尤其是转动的环形部件,同理的还包括中国专利CN106570295A,在焊接处单独加装有排气槽,结构较为复杂,止口功能单一。

中国专利CN110508916A、CN111375880A均公开了在焊缝处下方设置的单侧止口结构,不仅起到了拼装定位的作用,同时可以让电子束焊接穿过焊缝,改善底部缺陷,但是上述两技术方案又存在缺陷及气体无法排出的问题,这就导致焊接处质量下降,产生大量细小的裂纹,严重影响零件寿命。

发明内容

有鉴于此,本发明提供一种非穿透电子束焊接止口结构及焊接方法,能够解决上述问题。

为此目的,本发明由如下技术方案实施。

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