專利名稱：一種消除無余量電子束焊接焊縫中氣孔缺陷的方法
技術領域：
本發明涉及零件的焊后修復技術，具體為一種消除無余量電子束焊接焊縫中氣孔缺陷的方法。
背景技術：
電子束焊工藝具有能量密度高，焊接變形小，不易氧化等特點，在焊接一些采用普通焊接工藝難以加工或者加工精度較高的零部件時有很大的優勢。因此在我國多個機種的零部件制造過程中，電子束焊工藝得到了大量應用。但難加工材料或精度要求較高材料的零件出現焊接缺陷特別是氣孔缺陷時，現在采用的處理方法是直接采用電子束重新進行一次焊接，該方法存在兩個問題，第一是使用較大焊接束流時容易造成零件變形及軸線尺寸收縮，造成零件超差，且焊接缺陷不一定有效去除，第二是采用較小焊接束流時零件可以保證焊接變形較小，但當焊接缺陷位于較深位置時難以有效消除。最終導致兩種情況，第一是 難以有效消除焊縫中的缺陷，第二是造成零件變形，導致零件超差或報廢。

發明內容
要解決的技術問題為解決現有技術存在的問題，本發明提出了一種消除無余量電子束焊接焊縫中氣孔缺陷的方法，以保證零件的焊接質量及尺寸。技術方案本發明的技術方案為所述一種消除無余量電子束焊接焊縫中氣孔缺陷的方法，其特征在于包括以下步驟步驟I :確定待修復焊縫中氣孔缺陷的位置和深度；步驟2 :加工預置鎖底，并將預置鎖底焊接固定在待修復焊縫的母材上，且預置鎖底覆蓋待修復焊縫中的氣孔缺陷位置；所述預置鎖底與待修復焊縫的母材同材料、同熱處理狀態；步驟3 :選取厚度不小于S、且不大于L+1的試板進行試焊，本步驟的試板與待修復焊縫的母材同材料、同熱處理狀態，本步驟試焊的焊接束流以及函數攪拌方式與待修復焊縫的焊接束流以及函數攪拌方式對應相同，本步驟的試焊的焊接速度取待修復焊縫的焊接速度的正負30%范圍內，S為待修復焊縫中氣孔缺陷的深度，L為待修復焊縫的厚度，I為預置鎖底的厚度；試焊后對試板焊縫進行探傷，得到沒有氣孔缺陷的試焊焊接參數；步驟4 :選取兩塊試板，試板厚度分別為S和L+1，本步驟的試板與待修復焊縫的母材同材料、同熱處理狀態；采用步驟3得到的焊接參數，并采用不同的焊接工藝對本步驟中的兩塊試板進行試焊，得到一種使厚度為S的試板大透、厚度為L+1的試板微透或不透的焊接工藝；步驟5 :采用步驟3得到的焊接參數和步驟4得到的焊接工藝對固定有預制鎖底的待修復焊縫進行補焊，消除待修復焊縫中的氣孔缺陷。所述一種消除無余量電子束焊接焊縫中氣孔缺陷的方法，其特征在于采用如下步驟確定待修復焊縫中氣孔缺陷的位置和深度步驟I. I :采用X光射線源垂直于待修復焊縫母材零件進行照射，在待修復焊縫母材零件的照射背面固定標識鉛條，且待修復焊縫母材零件的照射背面與X光底片貼合，在X光底片上得到氣孔缺陷的投影位置和標識鉛條的投影位置，并得到氣孔缺陷投影位置和標識鉛條投影位置的距離d;步驟I. 2 :將X光射線源的照射方向偏轉α角度后對待修復焊縫母材零件進行照射，得到氣孔缺陷新的投影位置和標識鉛條投影位置的距離e ;步驟I. 3 :待修復焊縫中氣孔缺陷的深度h=|e_d|/tga。有益效果 本發明首先進行無損探傷，按照三角關系精確定位出缺陷的位置和深度，然后在待修復焊縫背面覆蓋預置鎖底，以吸收殘余能量，并通過試焊過程，確定合適的焊接參數和焊接工藝，最后按照確定的焊接參數和焊接工藝對待修復焊縫進行補焊，有效去除焊縫內部的缺陷。


圖I :X光射線源垂直照射示意圖；圖2 :X光射線源偏轉照射示意圖；其中1、X光射線；2、標識鉛條；3、氣孔缺陷；4、X光底片；5、待修復焊縫；6、垂直照射時的氣孔缺陷投影；7、偏轉照射時的氣孔缺陷投影。
具體實施例方式下面結合具體實施例描述本發明本實施例中的消除無余量電子束焊接焊縫中氣孔缺陷的方法包括以下步驟步驟I :零件缺陷的定位在對焊縫進行缺陷修復前，需要準確判定氣孔缺陷的位置，以保證在修復時缺陷可有效去除。本實施例中采用X光射線探傷的方法，以不同的角度對焊縫缺陷部位進行檢查，根據角度及零件在X光底片上的偏差，按照三角關系可確定氣孔缺陷的具體位置及深度步驟I. I :參照附圖1，采用X光射線源垂直于待修復焊縫母材零件進行照射，在待修復焊縫母材零件的照射背面固定標識鉛條，且待修復焊縫母材零件的照射背面與X光底片貼合，在X光底片上得到氣孔缺陷的投影位置和標識鉛條的投影位置，并得到氣孔缺陷投影位置和標識鉛條投影位置的距離d;步驟I. 2 :參照附圖2，將X光射線源的照射方向偏轉a角度后對待修復焊縫母材零件進行照射，得到氣孔缺陷新的投影位置和標識鉛條投影位置的距離e ；步驟I. 3 :待修復焊縫中氣孔缺陷的深度S= I e-d | /tg a。步驟2 :預置鎖底的加工及定位工藝在經過零件焊縫內部缺陷定位后，考慮到零件為無余量修補，因此焊縫背面幾乎無加工余量，為了保證焊接缺陷特別是位于焊縫背面一側的焊接缺陷得以很好的去處，當需要采用較大的焊接束流，這樣就需要背面增加可以吸收電子束殘余能量的鎖底。根據零件的厚度和缺陷的尺寸及長度加工合適的預置鎖底，在吸收殘余能量的同時可起到防飛濺的作用。將預置鎖底焊接固定在待修復焊縫的母材上的方式可以采用氬弧焊或儲能點焊的方式，這主要考慮的是，當補焊較厚零件時，在背面固定預置鎖底可采用氬弧焊定位的方式進行，在定位的過程中應注意零件焊縫部位正反兩面的保護，防止氧化；當補焊較薄零件或者焊縫內缺陷靠近外表面時，厚度較小的預置鎖底可采用儲能點焊的方式進行定位。這里預置鎖底覆蓋待修復焊縫中的氣孔缺陷位置，且預置鎖底與待修復焊縫的母材同材料、同熱處理狀態。步驟3 :選取焊接參數在缺陷定位及焊接鎖底準備完成后，需要進行焊接參數試驗，以確保補焊時不會 產生新的缺陷。試驗表明同樣熱輸入量的情況下，焊接速度較快時，熔池液態停留時間相對較短，不利于氣孔缺陷內氣泡的逸出；而焊接速度較慢時，雖然可以保證熔池停留時間相對較長，促進氣泡的逸出，但由此產生的焊接應力變形卻會增大，難以有效保證零件尺寸。因此，采用合適的焊接參數焊接束流、焊接速度及電子束焊接函數攪拌的方式，可以保證熔池的停留時間，而由此產生的焊接變形又相對較小，有利于消除焊縫內部的焊接缺陷。本步驟中，選取厚度不小于S、且不大于L+1的試板進行試焊，本步驟的試板與待修復焊縫的母材同材料、同熱處理狀態，本步驟試焊的焊接束流以及函數攪拌方式與待修復焊縫的焊接束流以及函數攪拌方式對應相同，本步驟的試焊的焊接速度取待修復焊縫的焊接速度的正負30%范圍內，S為待修復焊縫中氣孔缺陷的深度，L為待修復焊縫的厚度，I為預置鎖底的厚度；試焊后對試板焊縫進行探傷；通過試焊和探傷，得到沒有產生氣孔缺陷的試焊的焊接參數。步驟4 :選擇焊接工藝焊接參數確定后，需要選定焊接時的焊接工藝。這主要是因為當焊接缺陷位于焊縫表面時，可采用調整焊接參數的方式促進其逸出焊縫表面，但當焊接缺陷位于焊縫底部時，即使采用優化焊接參數的方式也不能保證焊接缺陷完全消除，為了保證補焊后零件變形量不會影響到零件的最終尺寸，就需要在焊接工藝上采取一定的方法。本步驟中，選取兩塊試板，試板厚度分別為S和L+1，本步驟的試板與待修復焊縫的母材同材料、同熱處理狀態；采用步驟3得到的焊接參數，并采用不同的焊接工藝對本步驟中的兩塊試板進行試焊，得到一種使厚度為S的試板大透、厚度為L+1的試板微透或不透的焊接工藝。步驟5 :采用步驟3得到的焊接參數和步驟4得到的焊接工藝對固定有預制鎖底的待修復焊縫進行補焊，將焊接缺陷引至預置鎖底中去，通過機械加工的方式將預置鎖底去除，既保證缺陷的有效去除又不影響零件尺寸特別是焊接收縮量。補焊前，在焊縫內表面可能產生飛濺的部位均勻涂抹防飛濺劑，可以很好的阻止飛濺顆粒物與零件內表面的熔合以及對非加工表面的擊傷。飛濺顆粒粘附在防飛濺劑上采用徒手就可以去除，而由于此類防飛濺劑為水溶性材料，補焊后使用抹布蘸水清洗一下就可以完全去除，清理完成的零件表面與加工前一樣呈銀白色。在 提高焊后清理效率的同時保證了補焊質量。
權利要求
1.一種消除無余量電子束焊接焊縫中氣孔缺陷的方法，其特征在于包括以下步驟 步驟I:確定待修復焊縫中氣孔缺陷的位置和深度； 步驟2 :加工預置鎖底，并將預置鎖底焊接固定在待修復焊縫的母材上，且預置鎖底覆蓋待修復焊縫中的氣孔缺陷位置；所述預置鎖底與待修復焊縫的母材同材料、同熱處理狀態； 步驟3 :選取厚度不小于S、且不大于L+1的試板進行試焊，本步驟的試板與待修復焊縫的母材同材料、同熱處理狀態，本步驟試焊的焊接束流以及函數攪拌方式與待修復焊縫的焊接束流以及函數攪拌方式對應相同，本步驟的試焊的焊接速度取待修復焊縫的焊接速度的正負30%范圍內，S為待修復焊縫中氣孔缺陷的深度，L為待修復焊縫的厚度，I為預置鎖底的厚度；試焊后對試板焊縫進行探傷，得到沒有氣孔缺陷的試焊焊接參數； 步驟4 :選取兩塊試板，試板厚度分別為S和L+1，本步驟的試板與待修復焊縫的母材同材料、同熱處理狀態；采用步驟3得到的焊接參數，并采用不同的焊接工藝對本步驟中的兩塊試板進行試焊，得到一種使厚度為S的試板大透、厚度為L+1的試板微透或不透的焊接工藝； 步驟5 :采用步驟3得到的焊接參數和步驟4得到的焊接工藝對固定有預制鎖底的待修復焊縫進行補焊，消除待修復焊縫中的氣孔缺陷。
2.根據權利要求I所述一種消除無余量電子束焊接焊縫中氣孔缺陷的方法，其特征在于步驟I中采用如下步驟確定待修復焊縫中氣孔缺陷的位置和深度 步驟I. I :采用X光射線源垂直于待修復焊縫母材零件進行照射，在待修復焊縫母材零件的照射背面固定標識鉛條，且待修復焊縫母材零件的照射背面與X光底片貼合，在X光底片上得到氣孔缺陷的投影位置和標識鉛條的投影位置，并得到氣孔缺陷投影位置和標識鉛條投影位置的距離d ； 步驟I. 2:將X光射線源的照射方向偏轉α角度后對待修復焊縫母材零件進行照射，得到氣孔缺陷新的投影位置和標識鉛條投影位置的距離e ; 步驟I. 3 :待修復焊縫中氣孔缺陷的深度h=|e_d|/tga。
全文摘要
本發明提出了一種消除無余量電子束焊接焊縫中氣孔缺陷的方法，首先進行無損探傷，按照三角關系精確定位出缺陷的位置和深度，然后在待修復焊縫背面覆蓋預置鎖底，以吸收殘余能量，并通過試焊過程，確定合適的焊接參數和焊接工藝，最后按照確定的焊接參數和焊接工藝對待修復焊縫進行補焊，有效去除焊縫內部的缺陷。采用該技術后，焊縫內部氣孔類缺陷一次補焊合格率超過95%，特別是對于轉子類零件，經過缺陷精確定位及相關技術處理后，一次補焊合格率達到100%，未出現因補焊不合格而造成的零件超差及報廢。
文檔編號B23K15/00GK102922120SQ201210474100
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月21日 優先權日2012年11月21日
發明者阮成勇, 康文軍, 楊磊, 王建濤, 韋瑾, 于榮輝, 陳濤, 李耀華 申請人:西安航空動力股份有限公司