[发明专利]一种铝合金材料马鞍形结构对接电子束焊接方法

说明书

本发明公开了一种铝合金材料马鞍形结构对接曲面电子束焊接方法，属于焊接技术领域。所述方法包括中，焊接的顺序为外侧面‑内弧面‑小平面‑大平面‑变厚度区域‑拐角面，保证焊接高效无变形，且通过试验确定了各区域的焊接参数，保证焊缝焊透，且无缺陷，焊接变形量及焊缝质量得到有效控制，节省了电子束焊接所需时间，效率得到提高；完成电子束焊缝接头质量达到GJB1718A‑2005中一级焊接标准。

技术领域

本发明属于金属材料焊接技术领域，尤其涉及一种铝合金材料马鞍形结构对接电子束焊接方法。

背景技术

铝合金具有良好的耐蚀性、较高的比强度和导热性以及在低温下能保持良好力学性能等特点，在航空航天、轨道交通、武器装备等领域应用十分广泛。在航空航天领域，铝合金封闭异形气动构件类零部件产品的整体化、轻量化程度越来越高，制造精度要求也越来越高。大型油箱对接面为马鞍形结构，以水平中心线为基准观察，水平线上下两侧焊缝分布不均匀，大部分焊缝都分布于水平线以下位置且焊缝形状不对称。焊缝分布的这种不均匀性和不对称性势必会因焊接过程中产生的焊接应力不均与导致油箱产生变形，从而对油箱水平方向直线度产生影响。由于对接面为复杂的马鞍形结构，整体空间结构分为多个平面区域组合的形式，存在多处拐角结构。其中结构中平面对接厚度为3～6mm，在该结构中心对称线两侧位置存在8mm-20mm厚度突变的情况，因此对焊接顺序的规划要求高，且存在的多处拐角及变厚度区域极易形成焊接缺陷，对焊接参数的确定要求高。采取合理的焊接顺序以及合理的焊接参数才能保证减小焊接变形，降低焊缝出现缺陷的概率，获得好的焊接质量。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种铝合金材料马鞍形结构对接电子束焊接方法，该方法针对铝合金材料马鞍形结构复杂对接曲面的焊接，能够保证减小焊接变形，降低焊缝出现缺陷的概率，获得好的焊接质量。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

所述马鞍形结构由内弧面，外侧面，大平面，小平面、变厚度区域和拐角面组成，所述内弧面为马鞍形结构件的下方弧面，所述外侧面为马鞍形结构件左右两侧的折面，所述大平面为马鞍形结构件上方的水平面，所述小平面为内弧面及外侧面之间的水平面，所述拐角面为大平面与外侧面之间的折面，所述内弧面和大平面之间为变厚度区域所述变厚度区域整面焊接，厚度从中间向两边逐渐变厚；所述待焊马鞍形结构内弧面，外侧面，大平面、小平面和拐角面厚度为3～6mm；

所述马鞍形结构的截面为马鞍形，对接面为两个马鞍形结构的端面；

铝合金材料马鞍形结构对接电子束焊接方法，包括以下步骤：

(1)参数调试：利用与待焊马鞍形结构各个面厚度相同的试板，确定焊接参数，所述参数包括加速电压，焊接电流，焦点位置，焊接速度，真空度；

(2)待焊马鞍形结构对接面前处理；

(3)待焊产品装配：利用工装完成产品的装配；

(4)产品焊接：利用步骤(1)获得的参数，在各个平面相应工作距离下进行焊接，焊接的顺序为外侧面-内弧面-小平面-大平面-变厚度区域-拐角面；

焊接所述变厚度区域时，所用电流为由中间到两端逐渐增大的渐变电流，所述渐变电流最大值与最小值之间差值的范围为20mA～60mA。

进一步的，所述步骤(2)中待焊马鞍形结构对接面前处理过程为，对产品的对接面以及对接面上焊缝中心两侧15mm～35mm区域进行打磨、刮削、酒精擦拭处理，去除铝合金表面油污、氧化皮，直至露出金属本体光泽。

进一步的，所述步骤(3)中，待焊马鞍形结构装配后各对接面对接高度差在±1mm以内，且焊缝间隙宽度小于1mm。

进一步的，焊接过程在真空舱内进行，真空度6×10^-4Pa～8×10^-4Pa；