電子束焊薄板斜角度焊縫補償焊接方法

2023-10-10 13:42:44

專利名稱：電子束焊薄板斜角度焊縫補償焊接方法
技術領域：
本發明用於薄板斜角度對接結構真空電子束焊接。
背景技術：
目前採用電子束焊的電子槍的電壓55KV，電子槍距190 mm ；焊接速度400mm/min， 對應的焊接電流22mA ；焊接速度600mm/min，對應的焊接電流^mA ；焊接速度700mm/min， 對應的焊接電流35mA ；焊接速度1200mm/min，對應的焊接電流50mA ；焊接現行薄板零件厚 度為3mm，對接斜角度為14° -40.9°，要求焊接表面焊縫成型寬度為4mm，焊透零件背部焊 縫成型寬度為1. 5mm,焊縫熔池寬度2mm ；採用垂直入射的電子束焊，由於電子 束焊縫熔池窄，無法包容較大斜角度的對接焊縫，無法滿足薄板斜角度對接焊接要求，因為 垂直入射時剛好能包容的最大斜角度為14°，厚度為3mm，對接斜角度為14° -40.9°對接 結構不能採用垂直入射的電子束焊；用傳統斜角度入射一次性焊接，很難保證背面成型，容 易導致產生焊接未焊透或有咬邊、縮溝等焊接缺陷，嚴重影響焊接質量。

發明內容
本發明創造的目的是提供一種針對薄板斜角度對接結構在偏移一定值定位焊之 後再偏移一定值進行補償焊，最後修飾焊的電子束焊薄板斜角度焊縫補償焊接方法；本發 明創造的目的是通過下述的技術方案實現的電子束焊薄板斜角度焊縫補償焊接方法，其 步驟如下
1)零件厚度為3mm，焊縫斜角度α為14°-40. 9°對接結構的電子束焊；
2)確定定位焊偏移長度al:al <定位焊熔池寬度1. 2mm的一半< 0. 6mm ；
3)定位焊接電子槍的電壓55KV，電子槍距190mm ；焊接速度600mm/min，焊接電流 8-10mA,聚焦電流 2. 17-2. 19A ；
4)確定補償焊接的偏移長度及補償焊接次數按下列公式計算補償焊偏移長度公 式 K al + a2 + a3 + 0. 75
式中W—斜角度焊縫上下表面偏移長度
ff/3 = tan α ff=3 X tan α al—定位焊偏移長度< 0. 6mm
a2—第一次補償焊接偏移長度<第一次補償焊熔池寬度2mm的一半，即a2 ( Imm
a3—第二次補償焊接偏移長度
0. 75是焊透零件背部焊縫成型寬度1. 5mm的一半
已知 al = 0. 6mm ；
a2 = Imm
a3 = 0
W = 2. 35 mm
根據公式W/3 = tana a = 38° α大於38°至40. 9°時採用二次補償焊接；二次補償焊接偏移長度 ff/3 = tan α
a3 = W - (al + a2 + 0. 75)；
5)進行第一次補償焊接電子槍的電壓55KV，電子槍距190mm ；焊接速度400mm/min， 對應的焊接電流22mA ；焊接速度600mm/min，對應的焊接電流^mA ；焊接速度700mm/min， 對應的焊接電流35mA ；焊接速度1200mm/min，對應的焊接電流50mA ；任選一組焊接速度和 對應的焊接電流；聚焦電流2. 17A ；
6)當零件厚度為3mm，對接斜角度α大於38°時，進行第二次補償焊接電子槍的電壓 55KV，電子槍距190 mm ；焊接速度400mm/min，對應的焊接電流22mA ；焊接速度600mm/min， 對應的焊接電流^mA ；焊接速度700mm/min，對應的焊接電流35mA ；焊接速度1200mm/min， 對應的焊接電流50mA ；任選一組焊接速度和對應的焊接電流；
7)修飾焊接電子槍的電壓55KV，電子槍距190mm ；焊接速度500mm/min，焊接電流 20-22mA,聚焦電流 2. 41-2. 45A。本發明創造的優點適用於14° -40. 9°斜角對接焊接；避免產生未焊透，避免表 面咬邊、縮溝；提高了焊接質量。


圖1是垂直入射焊接能包容最大對接斜角度焊縫示意圖。圖2是定位焊接包容對接斜角度焊縫示意圖。圖3是定位焊接加一次補償焊接包容對接斜角度焊縫示意圖。圖4是實施例一偏移al定位焊接包容對接斜角度焊縫示意圖。圖5是實施例一偏移al定位焊接加一次偏移a2補償焊接包容對接斜角度焊縫示 意圖。圖6是實施例二偏移al定位焊接包容對接斜角度焊縫示意圖。圖7是實施例二偏移al定位焊接加一次偏移a2補償焊接包容對接斜角度焊縫示 意圖。圖8是實施例三偏移al定位焊接包容對接斜角度焊縫示意圖。圖9是實施例三偏移al定位焊接加一次偏移a2補償焊接包容對接斜角度焊縫示 意圖。圖10是實施例四偏移al定位焊接包容對接斜角度焊縫示意圖。圖11是實施例四偏移al定位焊接加一次偏移a2補償焊接包容對接斜角度焊縫 示意圖。圖12是實施例四偏移al定位焊接加一次偏移a2補償焊接和二次偏移a3補償焊 接包容對接斜角度焊縫示意圖。圖中的
1.斜角度對接零件
2.斜角度對接焊縫
3.斜角度對接偏移後定位焊的焊縫
4.斜角度對接偏移後定位焊加一次補償焊的焊縫H電子束入射位置
Hl定位焊熔深，Hl=I
Tl背部焊縫成型的一半
B補償焊熔池寬度
C背部焊縫成型寬度
D母材厚度，D=3
al定位焊偏移長度
a2第一次補償焊偏移長度
a3第二次補償焊偏移長度
Ll定位焊包容斜焊縫端面長度；
L2 一次補償焊包容斜焊縫端面長度；
L3 二次補償焊包容斜焊縫端面長度；
W斜角度焊縫上下表面偏移長度
α焊縫斜角度。
具體實施例方式
電子束焊薄板斜角度焊縫補償焊接方法，其步驟如下
1)零件厚度為3mm，斜角度α為14°-40.9°對接結構的電子束焊；
2)確定定位焊偏移長度al:al <定位焊熔池寬度1. 2mm的一半< 0. 6mm ；
3)定位焊接電子槍的電壓55KV，電子槍距190mm ；焊接速度600mm/min，焊接電流 8-10mA,聚焦電流 2. 17-2. 19A ；
4)確定補償焊接的偏移長度及補償焊接次數按下列公式計算補償焊偏移長度公 式 K al + a2 + a3 + 0. 75
式中W—斜角度焊縫上下表面偏移長度 ff/3 = tan α ff=3 X tan α al—定位焊偏移長度< 0. 6mm
a2—第一次補償焊偏移長度彡第一次補償焊熔池寬度2mm的一半，S卩α 2彡Imm
a3—第二次補償焊接偏移長度
0. 75是焊透零件背部焊縫成型寬度1. 5mm的一半
已知 al = 0. 6mm ；
a2 = Imm
a3 = 0
W = 2. 35 mm
根據公式W/3 = tana a = 38° α大於38°至40. 9°時採用二次補償焊接 』二 次補償焊接偏移長度 ff/3 = tan α
a3 = W - (al + a2 + 0. 75)；
5)進行第一次補償焊接電子槍的電壓55KV，電子槍距190mm ；焊接速度400mm/min， 對應的焊接電流22mA ；焊接速度600mm/min，對應的焊接電流^mA ；焊接速度700mm/min，對應的焊接電流35mA ；焊接速度1200mm/min，對應的焊接電流50mA ；任選一組焊接速度和 對應的焊接電流；聚焦電流2. 17A ；
6)當零件厚度為3mm，對接斜角度α大於38°時，進行第二次補償焊接電子槍的電壓 55KV，電子槍距190 mm ；焊接速度400mm/min，對應的焊接電流22mA ；焊接速度600mm/min， 對應的焊接電流^mA ；焊接速度700mm/min，對應的焊接電流35mA ；焊接速度1200mm/min， 對應的焊接電流50mA ；任選一組焊接速度和對應的焊接電流；
7)修飾焊接電子槍的電壓55KV，電子槍距190mm;焊接速度500mm/min，焊接電流 20-22mA,聚焦電流 2。41-2。45A。實施例一零件厚度3mm，斜角度對接角度為15. 4°，電子槍的電壓55KV，電子槍 距190 mm ；焊接速度600mm/min，焊接電流8mA，聚焦電流2. 17-2. 19A ；取定位焊偏移量α 1 =0.35 mm ^ 0.6 mm ；進行定位焊接，得定位焊表面焊縫寬度1. 5 mm，穩定最小熔池寬度 0.6 mm，穩定熔深1mm，定位焊包容斜焊縫端面長度Ll = l/cosl5. 4° = 1.037，如圖4所
7J\ ο進行補償焊接電子槍的電壓55KV，電子槍距190 mm ；焊接速度700mm/min，焊接 電流35mA，聚焦電流2. 17A;在定位焊偏移量基礎上再次偏移α 2 = 0.4 mm，進行補償焊接， 焊接所得焊縫表面成型厚度3 mm，背面成型寬度近似1.5 mm，保證了與定位焊熔池相連接； 斜角度焊縫上下表面偏移長度W，一次補償焊包容斜焊縫端面長度L2如圖5所示，
a2 = 0. 4 mm
3Xtanl5. 4° — α 1 — 0· 75 彡 α 2 彡 1 W = 3Xtanl5. 4° = 0. 826
al + a2 + 0. 75 = 0. 35 + 0. 4 + 0. 75 = 1. 5 > 0. 826
進行修飾焊接，電子槍的電壓^KV,電子槍距190 mm ；焊接速度500mm/min，焊接電流 20-22mA,聚焦電流 2。41-2。45A。上下焊縫成形寬度可包容零件焊縫上下偏移量。上下焊縫成形寬度是否包容零件焊縫上下偏移量，可進行驗證
Kl/,Ll=sinK2//L2=sinK3//L3=sin
K為上下焊縫成形寬度可包容零件焊縫寬度；
Ki為定位焊焊縫寬度包容零件焊縫橫向寬度；
K2為一次補償焊焊縫寬度包容零件焊縫橫向寬度；
K3為二次補償焊焊縫寬度包容零件焊縫橫向寬度；
驗證定位焊表面寬度1. 5mm，穩定最小熔池寬度1. 2mm，熔深1mm，
Kl=Hl/cosa Hl=I
當14° < α彡38°時，K2彡1. 5mm 1. 5mm為背部焊縫寬度 當38° < α彡40. 9°時，K2彡2mm 2mm為一次補償熔池寬度過 K3=l. 5mm 1. 5mm為背部焊縫寬度 零件斜角度對接端面長度L，零件厚度H=3 H/L= cos aL=3/ cos α
若L1+L2+13 ^ 1 (若只有一次補焊L3=0)通過偏移補償焊接焊縫可以使斜角度對接焊 縫完全融合。驗正實施例一 1. 5/L2=sinl5. 4°
L2=l. 5/ sinl5. 4° =3.422 零件焊縫實際長度 L=3/cosl5. 4° =3.112 Ll+L2=l. 037+3. 422=4. 459 > L=3. 112
由以上可知，通過一次偏移補償焊接，焊縫可以使15. 4°斜角度對接零件的焊縫完全 融合.
實施例二 零件厚度3mm，斜角度對接角度為觀.9°，電子槍的電壓55KV，電子槍距 190 mm ；焊接速度600mm/min，焊接電流10mA，聚焦電流2. 17-2. 19A ；取定位焊偏移量α 1 =0.55 mm ^ 0.6 mm ；進行定位焊接，得定位焊表面焊縫寬度1. 5 mm，穩定最小熔池寬度 0. 6 mm，穩定熔深1mm，熔池包含焊縫長度Ll = l/cos28. 9° = 1. 142， 如圖6所示。al = 0. 55 mm ^ 0. 6 mm Ll = l/cos28.9° = 1. 142
進行補償焊接電子槍的電壓^KV,電子槍距190 mm ；焊接速度600mm/min，焊接電流 ^mA,聚焦電流2. 17A;在定位焊偏移量基礎上再次偏移α 2 = 0.8 mm，進行補償焊接，焊接 所得焊縫表面成型厚度3 _，背面成型寬度近似1.5 mm，保證了與定位焊熔池相連接；零件 上下表面偏移寬度W，熔池包含焊縫長度L2如圖7所示， a2 = 0. 8 mm
3Xtan28. 9° — α 1 — 0· 75 彡 a2 彡 1 W = 3Xtan28. 9° = 1. 656
al + a2 + 0. 75 = 0. 55 + 0. 8 + 0. 75 = 2. 1 > 1. 656
進行修飾焊接，電子槍的電壓^KV,電子槍距190 mm ；焊接速度500mm/min，焊接電流 20-22mA,聚焦電流 2。41-2。45A。上下焊縫成形寬度可包容零件焊縫上下偏移量. 驗證實施例二
1.5/L2=sin28. 9°
L2=l. 5/ sin28. 9° =3. 104 零件焊縫實際長度 L=3/cos28. 9° =3.427 Ll+L2=l. 142+3. 104=4. 243 > L=3. 427
由以上可知，通過一次偏移補償焊接，焊縫可以使觀.9°斜角度對接零件的焊縫完全 融合.
實施例三零件厚度3mm，斜角度對接角度為32. 5°，電子槍的電壓55KV，電子槍距190 mm;焊接速度600mm/min，焊接電流9mA，聚焦電流2. 17-2. 19A ；取定位焊偏移量al = 0.6mm=0. 6 mm ；
進行定位焊接，得定位焊表面焊縫寬度1.5 mm，穩定最小熔池寬度0.6 mm，穩定熔深 1mm，定位焊偏移量al = 0.6 mm，熔池包含焊縫長度Ll = l/cos32. 5° = 1.186，如圖8所不。al=0. 6 彡 0. 6
Ll = l/cos32. 5° = 1. 186
進行補償焊接電子槍的電壓^KV,電子槍距190 mm ；焊接速度400mm/min，焊接電流 22mA，聚焦電流2. 17A ；在定位焊偏移量基礎上再次偏移α 2 = 1mm，進行補償焊接，焊接所 得焊縫表面成型厚度3 mm，背面成型寬度近似1.5 mm，保證了與定位焊熔池相連接；零件上 下表面偏移寬度W，熔池包含焊縫長度L2如圖9所示， a2 = Imm
3Xtan32. 5° 一 al — 0· 75 彡 a2 彡 1 W = 3Xtan32. 5° = 1. 911
al + a2 + 0. 75 = 0. 6 + 1 + 0. 75 = 2. 35 > 1. 911
進行修飾焊接，電子槍的電壓^KV,電子槍距190 mm ；焊接速度500mm/min，焊接電流 20-22mA,聚焦電流 2. 41-2. 45A。上下焊縫成形寬度可包容零件焊縫上下偏移量。驗證實施例三 1. 5/L2=sin32. 5°
L2=l. 5/ sin32. 5° =2.792 零件焊縫實際長度L=3/cos32. 5° =3.557 Ll+L2=l. 186+2. 792=3. 978 > L=3. 557
由以上可知，通過一次偏移補償焊接，焊縫可以使32. 5°斜角度對接零件的焊縫完全 融合.
實施例四零件厚度3mm，斜角度對接角度為40°，大於38°，應採用定位焊加二次補 償焊，以電子槍的電壓^KV,電子槍距190 mm;焊接速度600mm/min，焊接電流9mA，聚焦電 流2. 17-2. 19A ；取定位焊偏移量a 1 = 0. 6 mm ；進行定位焊接，得定位焊表面焊縫寬度1. 5 mm，穩定最小熔池寬度0. 6 mm，穩定熔深1mm，定位焊偏移量α 1 = 0. 6 mm，熔池包含焊縫長 度 Ll = l/cos40° = 1. 305，如圖 10 所示。al=0. 6 彡 0. 6
Ll = l/cos40° = 1.305
進行第一次補償焊接電子槍的電壓55KV，電子槍距190 mm ；焊接速度1200mm/min，焊 接電流50mA，聚焦電流2. 17A ；在定位焊偏移量基礎上再次偏移a2 = 1mm，進行補償焊接， 焊接所得焊縫表面成型厚度3 mm，背面成型寬度近似1.5 mm，保證了與定位焊熔池相連接； 零件上下表面偏移寬度W，熔池包含焊縫長度L2如圖11所示， a2=l ^ 1 2/L2=sin40° L2=2/ sin40° =3.Ill
進行第二次補償焊接電子槍的電壓^KV，電子槍距190 mm ；焊接速度1200mm/min，焊接電流50mA，聚焦電流2. 17A ；在定位焊偏移量基礎上再次偏移a 2 = 1mm，再次偏移a 3 =0. 25mm進行第二次補償焊接，焊接所得焊縫表面成型厚度3 mm，背面成型寬度近似1. 5 mm，保證了與定位焊熔池相連接；零件上下表面偏移寬度W，熔池包含焊縫長度L2如圖112 所示，
a3 = 0.25mm 彡 1. 85- al_ a2
3Xtan40° - a 1- a 2-0. 75 彡 a 3 彡 1
1.5/L3=sin40°
1. 2=1. 5/ sin40° =2.336
ff/3= tan40°
W=3Xtan40° =2.517
al+ a2+ a3+0. 75=0. 6+1+0. 25+0. 75=2. 6 > 2. 517
進行修飾焊接，電子槍的電壓5^(V，電子槍距190 mm ；焊接速度500mm/min，焊接電流 20-22mA,聚焦電流 2. 41-2. 45A。上下焊縫成形寬度可包容零件焊縫上下偏移量。由以上可知，通過一次偏移補償焊接，焊縫可以使32. 5°斜角度對接零件的焊縫 完全融合。通過上述實施例可知，通過偏移定位焊和偏聽偏信移補償焊焊接的電子束焊薄板 斜角度焊縫補償焊接方法，可以實現14° -40.9°之間斜角度對接的焊接。為保證零件的 焊縫表面符合表面平整度要求，最後對焊縫表面進行修飾焊，使零件焊縫表面光滑平整，同 時這種修飾焊還可以起到使定位焊和補償焊充分融合過渡的作用。防止了未焊透的情況發 生。
權利要求
1.電子束焊薄板斜角度焊縫補償焊接方法，其步驟如下1)零件厚度為3mm，焊縫斜角度α為14°-40. 9°對接結構的電子束焊；2)確定定位焊偏移長度al:al <定位焊熔池寬度1. 2mm的一半< 0. 6mm ；3)定位焊接電子槍的電壓55KV，電子槍距190mm ；焊接速度600mm/min，焊接電流 8-10mA,聚焦電流 2. 17-2. 19A ；4)確定補償焊接的偏移長度及補償焊接次數按下列公式計算補償焊偏移長度公 式 K al + a2 + a3 + 0. 75式中W—斜角度焊縫上下表面偏移長度ff/3 = tan α ff=3 X tan α al—定位焊偏移長度< 0. 6mma2—第一次補償焊接偏移長度<第一次補償焊熔池寬度2mm的一半，即a2 ^ Imma3—第二次補償焊接偏移長度·0. 75是焊透零件背部焊縫成型寬度1. 5mm的一半已知 al = 0. 6mm ；a2 = Imma3 = 0W = 2. 35 mm根據公式W/3 = tana a = 38° α大於38°至40. 9°時採用二次補償焊接 』二 次補償焊接偏移長度 ff/3 = tan αa3 = W - (al + a2 + 0. 75)；5)進行第一次補償焊接電子槍的電壓^KV,電子槍距190mm ；焊接速度400mm/min， 對應的焊接電流22mA ；焊接速度600mm/min，對應的焊接電流^mA ；焊接速度700mm/min， 對應的焊接電流35mA ；焊接速度·1200mm/min,對應的焊接電流50mA ；任選一組焊接速度和 對應的焊接電流；聚焦電流2. 17A ；6)當零件厚度為3mm，對接斜角度α大於38°時，進行第二次補償焊接電子槍的電壓 55KV,電子槍距190 mm ；焊接速度400mm/min,對應的焊接電流22mA ；焊接速度600mm/min， 對應的焊接電流^mA ；焊接速度700mm/min，對應的焊接電流35mA ；焊接速度1200mm/min， 對應的焊接電流50mA ；任選一組焊接速度和對應的焊接電流；7)修飾焊接電子槍的電壓55KV，電子槍距190mm ；焊接速度500mm/min，焊接電流 20-22mA,聚焦電流 2. 41-2. 45A。
全文摘要
電子束焊薄板斜角度焊縫補償焊接方法，其步驟如下1)零件厚度為3mm，斜角度α為14°-40.9°對接結構的電子束焊；2)確定定位焊偏移量a1a1≤定位焊熔池寬度1.2mm的一半≤0.6mm；3)定位焊接；4)確定補償焊接的偏移量及補償焊接次數；5)進行第一次補償焊接；6)進行第二次補償焊接；7)修飾焊接。優點適用於14°-40.9°斜角對接焊接；避免產生未焊透，避免表面咬邊、縮溝；提高了焊接質量。
文檔編號B23K15/00GK102059442SQ20101060436
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月24日 優先權日2010年12月24日
發明者倪家強, 高峰 申請人:瀋陽飛機工業(集團)有限公司