本發(fā)明涉及推力室異種金屬焊接，具體涉及一種電鑄鎳異種金屬真空電子束焊接工藝方法。

背景技術(shù)：

1、在推力室產(chǎn)品的制造過程中，異種鋼焊接是一項關(guān)鍵工藝，特別是電鑄鎳與不銹鋼之間的異種金屬焊接。此類焊縫常呈現(xiàn)為徑向?qū)雍缚p，具有窄空間深熔焊接的特點(diǎn)，且焊縫周圍分布有流道。由于焊縫結(jié)構(gòu)復(fù)雜且對焊接質(zhì)量要求高，傳統(tǒng)的焊接方法難以滿足要求，因此必須采用高能束焊接方法，其中真空電子束焊接成為了一種理想的選擇。

2、圖1是推力室異種鋼徑向?qū)雍缚p，產(chǎn)品兩側(cè)母材分別為不銹鋼（鍛件）、金屬基體上電鑄鎳層；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)均為環(huán)形薄壁件，電鑄鎳段3與不銹鋼段4為止口間隙配合，電鑄鎳段3從不銹鋼段4上方套入，裝配后需要采用氬弧焊接點(diǎn)焊連接固定，此為非全熔透焊縫結(jié)構(gòu)，需采用真空電子束焊。

3、圖2為圖1的局部放大示意圖，尺寸e為焊縫與電鑄鎳段3母材流道二2軸向避讓距離，尺寸f為焊縫與不銹鋼段4母材流道一1軸向避讓距離。

4、推力室徑向焊縫的結(jié)構(gòu)為回轉(zhuǎn)體，形成整圈環(huán)焊縫，且為非全熔透結(jié)構(gòu)。焊縫的熔深要求超過9mm，而兩側(cè)母材分別為電鑄鎳和不銹鋼。焊縫所在的直徑為φ100-φ590mm，且焊縫與兩側(cè)母材的流道距離分別為3-9mm和3-9mm，這樣的空間布局進(jìn)一步增加了焊接的難度。

5、推力室中的這一關(guān)鍵部件不僅要求焊縫能夠承受高強(qiáng)度的拉伸力和剪切力，還需滿足動載焊縫的要求，因此必須達(dá)到gjb1718a-2005焊縫等級i級的合格標(biāo)準(zhǔn)。然而，異種鋼焊接面臨諸多挑戰(zhàn)。由于電鑄鎳和不銹鋼的熔點(diǎn)、熱導(dǎo)率、膨脹系數(shù)等物理性能存在顯著差異，焊接過程中熱分布不均，導(dǎo)致兩側(cè)母材在相同熱輸入下熔化金屬體積不同，進(jìn)而可能產(chǎn)生焊縫根部焊偏的現(xiàn)象，焊縫有效熔深不足，無法滿足產(chǎn)品要求。

6、圖3為不銹鋼與電鑄鎳異種鋼金屬徑向焊縫焊偏示意圖（左圖）與焊縫實際需求示意圖（右圖）。

7、電子束焊接作為一種高能束焊接方法，其基本原理是利用加速和聚焦的電子轟擊置于真空中的焊接面，使被焊工件熔化實現(xiàn)焊接。然而，電子束焊接對磁場敏感，含磁工件中的電子會受到磁場影響而發(fā)生軌跡偏移，導(dǎo)致焊偏。電鑄鎳材質(zhì)在加工和焊接過程中會產(chǎn)生不規(guī)則磁場，加工后的工件磁通量局部可達(dá)5gs，這直接阻礙了電子束焊接的應(yīng)用。

8、圖4所示為電子束焊接過程中，電子會受到兩側(cè)母材磁場干擾，電子未按理論軌跡轟擊到工件焊縫中心。

9、因此，針對推力室電鑄鎳與不銹鋼異種金屬焊接的問題，需要提出一種有效的解決方案，既能實現(xiàn)大熔深焊接，又能規(guī)避焊縫焊偏的風(fēng)險，保證焊縫的有效熔深。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種電鑄鎳異種金屬真空電子束焊接工藝方法，該電鑄鎳異種金屬真空電子束焊接工藝方法解決了異種金屬焊接中的焊偏問題，提高了焊接精度和可操作性，優(yōu)化了焊接參數(shù)，解決了電鑄鎳材料磁場干擾問題，并適應(yīng)了復(fù)雜焊縫結(jié)構(gòu)和高強(qiáng)度要求。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種電鑄鎳異種金屬真空電子束焊接工藝方法，用于推力室徑向的焊縫的焊接，推力室為環(huán)形薄壁件，焊縫為整圈環(huán)焊縫，采用非全熔透結(jié)構(gòu)形式，熔深＞9mm，焊縫的上側(cè)和下側(cè)分別為電鑄鎳段和不銹鋼段，電鑄鎳段和不銹鋼段為止口間隙配合，電鑄鎳段從不銹鋼段上方套入，焊縫距離電鑄鎳段側(cè)流道二3-9mm，距離不銹鋼段側(cè)流道一3-9mm，焊縫采用真空電子束焊，其中在真空電子束焊接過程中需要分兩次編程，第一次將束斑偏向電鑄鎳段一側(cè)0.2-1.5mm進(jìn)行編程，第二次將束斑偏向電鑄鎳段一側(cè)1-2mm進(jìn)行編程。

4、編程前，在電鑄鎳段一側(cè)距離焊縫0.2-1.5mm和1-2mm的位置機(jī)加刻線。

5、電子束焊接參數(shù)分為工作距離500-700mm,加速電壓100-150kv，束流20-30ma，焊接速度200-1000mm/min，聚焦電流1900-2000?ma，函數(shù)類型為8號波形，幅值x為0.1-0.5，幅值y為0.8-1.5，函數(shù)頻率為100-2000hz。

6、在起弧開始點(diǎn)時，將束斑對準(zhǔn)焊縫位置，起弧結(jié)束點(diǎn)時束斑對準(zhǔn)刻線位置，起弧過程為從焊縫緩慢過渡至刻線位置；在收弧開始點(diǎn)時，束斑從刻線位置緩慢過渡至焊縫位置到達(dá)收弧結(jié)束點(diǎn)。

7、電鑄鎳段焊接前進(jìn)行消磁處理；電鑄鎳段退磁后整圈磁通量平均2-3gs。

8、本發(fā)明的有益效果在于：

9、1、本發(fā)明公開的一種電鑄鎳異種金屬真空電子束焊接工藝方法，該電鑄鎳異種金屬真空電子束焊接工藝方法解決焊偏問題，保證焊縫有效熔深：針對電鑄鎳與不銹鋼異種金屬焊接時因物理性能差異導(dǎo)致的焊偏問題，將電子束束斑對準(zhǔn)焊縫中心偏向鎳側(cè)0.2-1.5mm和1-2mm進(jìn)行分段焊接，有效避免了焊偏現(xiàn)象，保證了焊縫的有效熔深達(dá)到產(chǎn)品要求，且根部熔合良好。

10、2、本發(fā)明公開的一種電鑄鎳異種金屬真空電子束焊接工藝方法，該電鑄鎳異種金屬真空電子束焊接工藝方法提高焊接精度和可操作性：在編程前，通過在電鑄鎳段一側(cè)距離焊縫0.2-1.5mm和1-2mm的位置機(jī)加刻線，為真空電子束焊接提供了明確的定位參考，大大提高了焊接的精度和可操作性，使得焊接過程更加穩(wěn)定和可控。

11、3、本發(fā)明公開的一種電鑄鎳異種金屬真空電子束焊接工藝方法，該電鑄鎳異種金屬真空電子束焊接工藝方法確定了合適的焊接參數(shù)，包括工作距離、加速電壓、束流、焊接速度、聚焦電流、函數(shù)類型、幅值和函數(shù)頻率等。這些參數(shù)的優(yōu)化組合，使得焊接過程更加高效、穩(wěn)定，且能夠獲得高質(zhì)量的焊縫。

12、4、本發(fā)明公開的一種電鑄鎳異種金屬真空電子束焊接工藝方法，該電鑄鎳異種金屬真空電子束焊接工藝方法采用了大型退磁機(jī)進(jìn)行消磁處理，通過消磁處理，電鑄鎳段的整圈磁通量平均降低至2-3gs，從而實現(xiàn)了真空電子束焊接的可行性。

13、5、本發(fā)明公開的一種電鑄鎳異種金屬真空電子束焊接工藝方法，該電鑄鎳異種金屬真空電子束焊接工藝方法特別適用于推力室徑向的整圈環(huán)焊縫，且為非全熔透結(jié)構(gòu)；焊縫所在的直徑為φ100-φ590mm，與兩側(cè)母材的流道距離分別為3-9mm和3-9mm，空間布局復(fù)雜；通過該工藝方法，焊縫能夠承受高強(qiáng)度的拉伸力和剪切力，滿足動載焊縫的要求，達(dá)到了gjb1718a-2005焊縫等級i級的合格標(biāo)準(zhǔn)。

技術(shù)特征：

1.一種電鑄鎳異種金屬真空電子束焊接工藝方法，用于推力室徑向的焊縫（5）的焊接，推力室為環(huán)形薄壁件，焊縫（5）為整圈環(huán)焊縫，采用非全熔透結(jié)構(gòu)形式，熔深＞9mm，焊縫（5）的上側(cè)和下側(cè)分別為電鑄鎳段（3）和不銹鋼段（4），電鑄鎳段（3）和不銹鋼段（4）為止口間隙配合，電鑄鎳段（3）從不銹鋼段（4）上方套入，焊縫（5）距離電鑄鎳段（3）側(cè)流道二（2）3-9mm，距離不銹鋼段（4）側(cè)流道一（1）3-9mm，其特征在于，焊縫（5）采用真空電子束焊，其中在真空電子束焊接過程中需要分兩次編程，第一次將束斑偏向電鑄鎳段（3）一側(cè)0.2-1.5mm進(jìn)行編程，第二次將束斑偏向電鑄鎳段（3）一側(cè)1-2mm進(jìn)行編程。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電鑄鎳異種金屬真空電子束焊接工藝方法，其特征在于，編程前，在電鑄鎳段（3）一側(cè)距離焊縫（5）0.2-1.5mm和1-2mm的位置機(jī)加刻線（6）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電鑄鎳異種金屬真空電子束焊接工藝方法，其特征在于，電子束焊接參數(shù)分為工作距離500-700mm,加速電壓100-150kv，束流20-30ma，焊接速度200-1000mm/min，聚焦電流1900-2000?ma，函數(shù)類型為8號波形，幅值x為0.1-0.5，幅值y為0.8-1.5，函數(shù)頻率為100-2000hz。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電鑄鎳異種金屬真空電子束焊接工藝方法，其特征在于，在起弧開始點(diǎn)時，將束斑對準(zhǔn)焊縫（5）位置，起弧結(jié)束點(diǎn)時束斑對準(zhǔn)刻線（6）位置，起弧過程為從焊縫（5）緩慢過渡至刻線（6）位置；在收弧開始點(diǎn)時，束斑從刻線（6）位置緩慢過渡至焊縫（5）位置到達(dá)收弧結(jié)束點(diǎn)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電鑄鎳異種金屬真空電子束焊接工藝方法，其特征在于，所述電鑄鎳段（3）焊接前進(jìn)行消磁處理。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電鑄鎳異種金屬真空電子束焊接工藝方法，其特征在于，所述電鑄鎳段（3）退磁后整圈磁通量平均2-3gs。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及推力室異種金屬焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種電鑄鎳異種金屬真空電子束焊接工藝方法，用于推力室徑向的焊縫的焊接，焊縫的上側(cè)和下側(cè)分別為電鑄鎳段和不銹鋼段，電鑄鎳段和不銹鋼段為止口間隙配合，電鑄鎳段從不銹鋼段上方套入，焊縫距離電鑄鎳段側(cè)流道二3?9mm，距離不銹鋼段側(cè)流道一3?9mm，焊縫采用真空電子束焊，其中在真空電子束焊接過程中需要分兩次編程，第一次將束斑偏向電鑄鎳段一側(cè)0.2?1.5mm進(jìn)行編程，第二次將束斑偏向電鑄鎳段一側(cè)1?2mm進(jìn)行編程。該方法解決了異種金屬焊接中的焊偏問題，提高了焊接精度和可操作性，優(yōu)化了焊接參數(shù)，解決了電鑄鎳材料磁場干擾問題，并適應(yīng)了復(fù)雜焊縫結(jié)構(gòu)和高強(qiáng)度要求。

技術(shù)研發(fā)人員：王通,韋寶權(quán),李生智,李金超,王付民,吳潤奇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：沈陽富創(chuàng)精密設(shè)備股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9