电子束焊薄板斜角度焊缝补偿焊接方法

摘要

电子束焊薄板斜角度焊缝补偿焊接方法，其步骤如下：1）零件厚度为3mm，斜角度α为14°-40.9°对接结构的电子束焊；2）确定定位焊偏移量a1：a1≤定位焊熔池宽度1.2mm的一半≤0.6mm；3）定位焊接；4）确定补偿焊接的偏移量及补偿焊接次数；5）进行第一次补偿焊接；6）进行第二次补偿焊接；7）修饰焊接。优点：适用于14°-40.9°斜角对接焊接；避免产生未焊透，避免表面咬边、缩沟；提高了焊接质量。

说明书

技术领域

本发明用于薄板斜角度对接结构真空电子束焊接。

背景技术

目前采用电子束焊的电子枪的电压55KV，电子枪距190 mm；焊接速度400mm/min，对应的焊接电流22mA；焊接速度600mm/min，对应的焊接电流29mA；焊接速度700mm/min，对应的焊接电流35mA；焊接速度1200mm/min，对应的焊接电流50mA；焊接现行薄板零件厚度为3mm，对接斜角度为14°-40.9°，要求焊接表面焊缝成型宽度为4mm，焊透零件背部焊缝成型宽度为1.5mm, 焊缝熔池宽度2mm；         采用垂直入射的电子束焊，由于电子束焊缝熔池窄，无法包容较大斜角度的对接焊缝，无法满足薄板斜角度对接焊接要求，因为垂直入射时刚好能包容的最大斜角度为14°，厚度为3mm，对接斜角度为14°-40.9°对接结构不能采用垂直入射的电子束焊；用传统斜角度入射一次性焊接，很难保证背面成型，容易导致产生焊接未焊透或有咬边、缩沟等焊接缺陷，严重影响焊接质量。

发明内容

本发明创造的目的是提供一种针对薄板斜角度对接结构在偏移一定值定位焊之后再偏移一定值进行补偿焊，最后修饰焊的电子束焊薄板斜角度焊缝补偿焊接方法；本发明创造的目的是通过下述的技术方案实现的：电子束焊薄板斜角度焊缝补偿焊接方法，其步骤如下：

1）零件厚度为3mm，焊缝斜角度α为14°-40.9°对接结构的电子束焊；

2）确定定位焊偏移长度a1：a1≤定位焊熔池宽度1.2mm的一半≤0.6mm； 

3）定位焊接：电子枪的电压55KV，电子枪距190 mm；焊接速度600mm/min，焊接电流8-10mA,聚焦电流2.17-2.19A； 

4）确定补偿焊接的偏移长度及补偿焊接次数：按下列公式计算补偿焊偏移长度：公式：W≤a1＋a2＋a3＋0.75

式中：W—斜角度焊缝上下表面偏移长度

      W/3＝tanα   W=3×tanα

a1—定位焊偏移长度≤0.6mm

a2—第一次补偿焊接偏移长度≤第一次补偿焊熔池宽度2mm的一半，即a2≤1mm

a3—第二次补偿焊接偏移长度

0.75是焊透零件背部焊缝成型宽度1.5mm的一半

已知  a1＝0.6mm；

a2＝1mm

a3＝0

W＝2.35 mm

根据公式W/3＝tanα  α＝38°  α大于38°至40.9°时采用二次补偿焊接；二次补偿焊接偏移长度：

W/3＝tanα

a3＝W－（a1＋a2＋0.75）；

5）进行第一次补偿焊接：电子枪的电压55KV，电子枪距190 mm；焊接速度400mm/min，对应的焊接电流22mA；焊接速度600mm/min，对应的焊接电流29mA；焊接速度700mm/min，对应的焊接电流35mA；焊接速度1200mm/min，对应的焊接电流50mA；任选一组焊接速度和对应的焊接电流；聚焦电流2.17A；

6）当零件厚度为3mm，对接斜角度α大于38°时，进行第二次补偿焊接：电子枪的电压55KV，电子枪距190 mm；焊接速度400mm/min，对应的焊接电流22mA；焊接速度600mm/min，对应的焊接电流29mA；焊接速度700mm/min，对应的焊接电流35mA；焊接速度1200mm/min，对应的焊接电流50mA；任选一组焊接速度和对应的焊接电流；

7）修饰焊接：电子枪的电压55KV，电子枪距190 mm；焊接速度500mm/min，焊接电流20-22mA,聚焦电流2.41-2.45A。

本发明创造的优点：适用于14°-40.9°斜角对接焊接；避免产生未焊透，避免表面咬边、缩沟；提高了焊接质量。

附图说明

图1是垂直入射焊接能包容最大对接斜角度焊缝示意图。

图2是定位焊接包容对接斜角度焊缝示意图。

图3是定位焊接加一次补偿焊接包容对接斜角度焊缝示意图。

图4是实施例一偏移a1定位焊接包容对接斜角度焊缝示意图。

图5是实施例一偏移a1定位焊接加一次偏移a2补偿焊接包容对接斜角度焊缝示意图。

图6是实施例二偏移a1定位焊接包容对接斜角度焊缝示意图。

图7是实施例二偏移a1定位焊接加一次偏移a2补偿焊接包容对接斜角度焊缝示意图。

图8是实施例三偏移a1定位焊接包容对接斜角度焊缝示意图。

图9是实施例三偏移a1定位焊接加一次偏移a2补偿焊接包容对接斜角度焊缝示意图。

图10是实施例四偏移a1定位焊接包容对接斜角度焊缝示意图。

图11是实施例四偏移a1定位焊接加一次偏移a2补偿焊接包容对接斜角度焊缝示意图。

图12是实施例四偏移a1定位焊接加一次偏移a2补偿焊接和二次偏移a3补偿焊接包容对接斜角度焊缝示意图。

图中的：

1.斜角度对接零件  

2. 斜角度对接焊缝 

3. 斜角度对接偏移后定位焊的焊缝  

4. 斜角度对接偏移后定位焊加一次补偿焊的焊缝

H电子束入射位置 

H1 定位焊熔深，H1=1

T1 背部焊缝成型的一半

B补偿焊熔池宽度

C背部焊缝成型宽度

D母材厚度，D=3

a1定位焊偏移长度  

a2第一次补偿焊偏移长度  

a3第二次补偿焊偏移长度

L1定位焊包容斜焊缝端面长度；

L2一次补偿焊包容斜焊缝端面长度；

L3二次补偿焊包容斜焊缝端面长度；

W斜角度焊缝上下表面偏移长度

α焊缝斜角度。

具体实施方式

电子束焊薄板斜角度焊缝补偿焊接方法，其步骤如下：

1）零件厚度为3mm，斜角度α为14°-40.9°对接结构的电子束焊；

2）确定定位焊偏移长度a1：a1≤定位焊熔池宽度1.2mm的一半≤0.6mm； 

3）定位焊接：电子枪的电压55KV，电子枪距190 mm；焊接速度600mm/min，焊接电流8-10mA,聚焦电流2.17-2.19A； 

4）确定补偿焊接的偏移长度及补偿焊接次数：按下列公式计算补偿焊偏移长度：公式：W≤a1＋a2＋a3＋0.75

式中：W—斜角度焊缝上下表面偏移长度

W/3＝tanα   W=3×tanα

a1—定位焊偏移长度≤0.6mm

a2—第一次补偿焊偏移长度≤第一次补偿焊熔池宽度2mm的一半，即α2≤1mm

a3—第二次补偿焊接偏移长度

0.75是焊透零件背部焊缝成型宽度1.5mm的一半

已知  a1＝0.6mm；

a2＝1mm

a3＝0

W＝2.35 mm

根据公式W/3＝tanα  α＝38°  α大于38°至40.9°时采用二次补偿焊接；二次补偿焊接偏移长度：

W/3＝tanα

a3＝W－（a1＋a2＋0.75）；

5）进行第一次补偿焊接：电子枪的电压55KV，电子枪距190 mm；焊接速度400mm/min，对应的焊接电流22mA；焊接速度600mm/min，对应的焊接电流29mA；焊接速度700mm/min，对应的焊接电流35mA；焊接速度1200mm/min，对应的焊接电流50mA；任选一组焊接速度和对应的焊接电流；聚焦电流2.17A；

6）当零件厚度为3mm，对接斜角度α大于38°时，进行第二次补偿焊接：电子枪的电压55KV，电子枪距190 mm；焊接速度400mm/min，对应的焊接电流22mA；焊接速度600mm/min，对应的焊接电流29mA；焊接速度700mm/min，对应的焊接电流35mA；焊接速度1200mm/min，对应的焊接电流50mA；任选一组焊接速度和对应的焊接电流；

7）修饰焊接：电子枪的电压55KV，电子枪距190 mm；焊接速度500mm/min，焊接电流20-22mA,聚焦电流2。41-2。45A。

实施例一：零件厚度3mm，斜角度对接角度为15.4°，电子枪的电压55KV，电子枪距190 mm；焊接速度600mm/min，焊接电流8mA,聚焦电流2.17-2.19A；取定位焊偏移量α1＝0.35 mm≤0.6 mm；进行定位焊接，得定位焊表面焊缝宽度1.5 mm，稳定最小熔池宽度0.6 mm，稳定熔深1mm，定位焊包容斜焊缝端面长度L1＝1/cos15.4°＝1.037，如图4所示。

进行补偿焊接：电子枪的电压55KV，电子枪距190 mm；焊接速度700mm/min，焊接电流35mA，聚焦电流2.17A；在定位焊偏移量基础上再次偏移α2＝0.4 mm，进行补偿焊接，焊接所得焊缝表面成型厚度3 mm，背面成型宽度近似1.5 mm，保证了与定位焊熔池相连接；斜角度焊缝上下表面偏移长度W，一次补偿焊包容斜焊缝端面长度L2如图5所示，

a2＝0.4 mm

3×tan15.4°－α1－0.75≤α2≤1

W＝3×tan15.4°＝0.826

a1＋a2＋0.75＝0.35＋0.4＋0.75＝1.5＞0.826

进行修饰焊接，电子枪的电压55KV，电子枪距190 mm；焊接速度500mm/min，焊接电流20-22mA,聚焦电流2。41-2。45A。

上下焊缝成形宽度可包容零件焊缝上下偏移量。

上下焊缝成形宽度是否包容零件焊缝上下偏移量，可进行验证：

K1/L1= sinα

K2/L2= sinα

K3/L3= sinα

K为上下焊缝成形宽度可包容零件焊缝宽度；

K1为定位焊焊缝宽度包容零件焊缝横向宽度；

K2为一次补偿焊焊缝宽度包容零件焊缝横向宽度；

K3为二次补偿焊焊缝宽度包容零件焊缝横向宽度；

验证:定位焊表面宽度1.5mm，稳定最小熔池宽度1.2mm，熔深1mm，

K1=H1/cosα   H1=1

当14°＜α≤38°时，K2≥1.5mm   1.5mm为背部焊缝宽度

当38°＜α≤40.9°时，K2≥2mm   2mm为一次补偿熔池宽度过  

K3=1.5mm    1.5mm为背部焊缝宽度

零件斜角度对接端面长度L，零件厚度H=3

H/L= cosα

L=3/ cosα

若L1+L2+l3≥l（若只有一次补焊L3=0）通过偏移补偿焊接焊缝可以使斜角度对接焊缝完全融合。

验正实施例一：

1.5/L2=sin15.4°    

 L2=1.5/ sin15.4°=3.422

零件焊缝实际长度

L=3/cos15.4°=3.112

L1+L2=1.037+3.422=4.459＞L=3.112

由以上可知,通过一次偏移补偿焊接,焊缝可以使15.4°斜角度对接零件的焊缝完全融合.

实施例二: 零件厚度3mm，斜角度对接角度为28.9°，电子枪的电压55KV，电子枪距190 mm；焊接速度600mm/min，焊接电流10mA,聚焦电流2.17-2.19A；取定位焊偏移量α1＝0.55 mm≤0.6 mm；进行定位焊接，得定位焊表面焊缝宽度1.5 mm，稳定最小熔池宽度0.6 mm，稳定熔深1mm，熔池包含焊缝长度L1＝1/cos28.9°＝1.142，

如图6所示。

a1＝0.55 mm≤0.6 mm

L1＝1/cos28.9°＝1.142

进行补偿焊接：电子枪的电压55KV，电子枪距190 mm；焊接速度600mm/min，焊接电流29mA，聚焦电流2.17A；在定位焊偏移量基础上再次偏移α2＝0.8 mm，进行补偿焊接，焊接所得焊缝表面成型厚度3 mm，背面成型宽度近似1.5 mm，保证了与定位焊熔池相连接；零件上下表面偏移宽度W，熔池包含焊缝长度L2如图7所示，

a2＝0.8 mm

3×tan28.9°－α1－0.75≤a2≤1

W＝3×tan28.9°＝1.656

a1＋a2＋0.75＝0.55＋0.8＋0.75＝2.1＞1.656

进行修饰焊接，电子枪的电压55KV，电子枪距190 mm；焊接速度500mm/min，焊接电流20-22mA,聚焦电流2。41-2。45A。

上下焊缝成形宽度可包容零件焊缝上下偏移量.

验证实施例二:

1.5/L2=sin28.9°

     L2=1.5/ sin28.9°=3.104

零件焊缝实际长度

L=3/cos28.9°=3.427

 L1+L2=1.142+3.104=4.243＞L=3.427

由以上可知,通过一次偏移补偿焊接,焊缝可以使28.9°斜角度对接零件的焊缝完全融合.

实施例三：零件厚度3mm，斜角度对接角度为32.5°，电子枪的电压55KV，电子枪距190 mm；焊接速度600mm/min，焊接电流9mA,聚焦电流2.17-2.19A；取定位焊偏移量a1＝0.6 mm=0.6 mm；

进行定位焊接，得定位焊表面焊缝宽度1.5 mm，稳定最小熔池宽度0.6 mm，稳定熔深1mm，定位焊偏移量a1＝0.6 mm，熔池包含焊缝长度L1＝1/cos32.5°＝1.186，如图8所示。

a1=0.6≤0.6

L1＝1/cos32.5°＝1.186

进行补偿焊接：电子枪的电压55KV，电子枪距190 mm；焊接速度400mm/min，焊接电流22mA，聚焦电流2.17A；在定位焊偏移量基础上再次偏移α2＝1mm，进行补偿焊接，焊接所得焊缝表面成型厚度3 mm，背面成型宽度近似1.5 mm，保证了与定位焊熔池相连接；零件上下表面偏移宽度W，熔池包含焊缝长度L2如图9所示，

a2＝1mm

3×tan32.5°－a1－0.75≤a2≤1

W＝3×tan32.5°＝1.911

a1＋a2＋0.75＝0.6＋1＋0.75＝2.35＞1.911

进行修饰焊接，电子枪的电压55KV，电子枪距190 mm；焊接速度500mm/min，焊接电流20-22mA,聚焦电流2.41-2.45A。

上下焊缝成形宽度可包容零件焊缝上下偏移量。

验证实施例三:

1.5/L2=sin32.5°

     L2=1.5/ sin32.5°=2.792

零件焊缝实际长度L=3/cos32.5°=3.557

 L1+L2=1.186+2.792=3.978＞L=3.557

由以上可知,通过一次偏移补偿焊接,焊缝可以使32.5°斜角度对接零件的焊缝完全融合.

实施例四：零件厚度3mm，斜角度对接角度为40°，大于38°，应采用定位焊加二次补偿焊，以电子枪的电压55KV，电子枪距190 mm；焊接速度600mm/min，焊接电流9mA,聚焦电流2.17-2.19A；取定位焊偏移量a 1＝0.6 mm；进行定位焊接，得定位焊表面焊缝宽度1.5 mm，稳定最小熔池宽度0.6 mm，稳定熔深1mm，定位焊偏移量α1＝0.6 mm，熔池包含焊缝长度L1＝1/cos40°＝1.305，如图10所示。

a1=0.6≤0.6

L1＝1/cos40°＝1.305

进行第一次补偿焊接：电子枪的电压55KV，电子枪距190 mm；焊接速度1200mm/min，焊接电流50mA，聚焦电流2.17A；在定位焊偏移量基础上再次偏移a2＝1mm，进行补偿焊接，焊接所得焊缝表面成型厚度3 mm，背面成型宽度近似1.5 mm，保证了与定位焊熔池相连接；零件上下表面偏移宽度W，熔池包含焊缝长度L2如图11所示，

a2=1≤1

2/L2=sin40°

L2=2/ sin40°=3.111

进行第二次补偿焊接：电子枪的电压55KV，电子枪距190 mm；焊接速度1200mm/min，焊接电流50mA，聚焦电流2.17A；在定位焊偏移量基础上再次偏移a 2＝1mm，再次偏移a 3＝0.25mm进行第二次补偿焊接，焊接所得焊缝表面成型厚度3 mm，背面成型宽度近似1.5 mm，保证了与定位焊熔池相连接；零件上下表面偏移宽度W，熔池包含焊缝长度L2如图112所示，

a3＝0.25mm≤1.85- a1- a2

3×tan40°- a 1- a 2-0.75≤a 3≤1

1.5/L3=sin40°

1.2=1.5/ sin40°=2.336

W/3= tan40°

W=3×tan40°=2.517

a1+ a2+ a3+0.75=0.6+1+0.25+0.75=2.6＞2.517

进行修饰焊接，电子枪的电压55KV，电子枪距190 mm；焊接速度500mm/min，焊接电流20-22mA,聚焦电流2.41-2.45A。

上下焊缝成形宽度可包容零件焊缝上下偏移量。

由以上可知,通过一次偏移补偿焊接,焊缝可以使32.5°斜角度对接零件的焊缝完全融合。

通过上述实施例可知，通过偏移定位焊和偏听偏信移补偿焊焊接的电子束焊薄板斜角度焊缝补偿焊接方法，可以实现14°-40.9°之间斜角度对接的焊接。为保证零件的焊缝表面符合表面平整度要求，最后对焊缝表面进行修饰焊，使零件焊缝表面光滑平整，同时这种修饰焊还可以起到使定位焊和补偿焊充分融合过渡的作用。防止了未焊透的情况发生。