本發明涉及金屬材料焊接領域，尤其是涉及一種電子束連續焊接折彎結構工件的方法。

背景技術：

真空電子束焊接穿透能力強、熱輸入量小、焊接速度快、真空條件下焊縫純凈度高、焊接變形與殘余應力小的眾多優點，非常適合大厚度鈦合金的焊接。在我所承接的項目中，經常涉及到箱體類零件焊接，然而，電子束焊接由于電子槍無法轉動這一自身技術特點限制，在焊接箱體零件的法蘭或箱體對接時，電子束焊接在折彎（轉角）位置處難以像手工tig、mig等焊接方法實施連續焊接，通常需要電子束焊縫的拼接，然而頻繁的起收弧焊接直接降低焊接效率，更主要的容易導致焊縫缺陷，在焊縫內部產生釘尖、未熔合等缺陷，影響產品焊接質量。因此，解決電子束連續焊接折彎類結構難題，避免焊縫拼接，是保證焊縫質量和提高焊接生產效率的關鍵所在。目前關于電子束焊接連續性含有折彎（轉角）結構形式的未曾報道。我所承接的鈦合金外殼產品屬于該類型的典型結構，因此針對該產品的結構特點發明了一種能夠用于該類典型結構的電子束焊接方法，利用該方法，能夠實現電子束一次性焊接含有折彎、轉角形式焊縫的產品。

技術實現要素：

本發明的目的是為解決折彎結構工件在采用傳統電子束焊接時需要焊縫拼接容易產生缺陷的問題，提供一種電子束連續焊接折彎結構工件的方法，采用該方法可以大幅度提高焊接質量和焊接效率，解決含有折彎（轉角）結構的焊縫快速焊接，同時為其他相似類型的箱體類零件焊接提供解決方法。

本發明為解決上述技術問題的不足，所采用的技術方案是：

一種電子束連續焊接折彎結構工件的方法，包括如下步驟：

步驟一、取待焊接部件，測量待焊接部件的折彎角度α，并對待焊接部件進行劃線處理，確定折彎焊接段和位于折彎焊接段兩側的直線焊接段；

步驟二、將步驟一中處理后的待焊接折彎工件進行清理，清理后干燥待用；

步驟三、定義一個可以沿x-y坐標系中x軸和y軸做直線往復運動的工作臺為x-y平臺，x-y平臺上轉動連接有轉臺，將步驟二中處理后的待焊接折彎工件固定在轉臺上，調整工件使工件焊縫的水平度不大于0.3，定義步驟一中確定的一個直線焊接段為起始焊接段，并調整轉臺使得待焊接部件的起始焊接段與x軸或y軸中的一個軸平行；

步驟四、取電子槍并調整電子槍的槍頭的中心點與焊縫的中心線位于同一平面上，調整焊接環境的真空度不小于5×10^-3pa；

步驟五、調整步驟四中電子槍對應的電子束焊機的數據，使高壓升至150kv，采用小束流的方式尋找電子束表面焦點對應的位置和聚焦電流，然后根據聚焦電流設定參數，通過ccd成像軟件的觀察功能將電子束對準步驟三中確定的起始焊接段，并將起始焊接段遠離折彎焊接段的一端作為焊接起點，控制電子槍開始焊接，同時控制x-y平臺進行滑動使電子槍的相對位置移動至直線焊接段與折彎焊接段交匯處，起始焊接段焊接完成；

步驟六、控制步驟五中的電子槍持續工作，同時調整x-y平臺做插補走圓，插補走圓的中心半徑為折彎焊接段中心至轉臺中心的距離，圓心為折彎焊接段的中心，同時轉動旋轉臺，使得電子槍的相對位置從步驟五中直線焊接段與折彎焊接段交匯處移動至另一直線焊接段與折彎焊接段交匯處，轉臺的角速度與x-y平臺插補走圓的角速度相同，轉臺和插補走圓同時開始，同時轉動180°-α，電子槍的相對位置移動至另一個直線焊接段與折彎焊接段交匯處，折彎焊接段焊接完成；

步驟七、控制x-y平臺進行滑動，使電子槍的相對位置從步驟六結束后的位置移動至所在直線焊接段的末端，控制電子槍持續工作，連續焊接完成；

步驟八、焊接完成后，將焊接件置于真空狀態下冷卻，冷卻后去真空并取出焊接完成的試件，整個焊接工作完成。

所述的步驟二中對待焊接折彎工件的清理方法為采用機械拋光方式清理待焊表面，然后用丙酮或酒精溶劑超聲波清洗去除油污。

本發明的有益效果是：本發明與現有技術相比，其顯著的優勢在于：1、采用能量集中、熱輸入小、穿透能力強、能量轉化率高、可控性好的電子束作為施焊熱源，能夠在焊接時控制熱輸入量，能夠實現大厚度折彎結構件快速焊接；2、通過本發明可以實現折彎結構焊縫一次性電子束焊接，避免了電子束拼接焊縫產生的釘尖、未熔合等缺陷，保證了焊縫質量；3、利用本發明可以針對不同轉角結構形式和不同轉角大小的折彎件進行連續性電子束焊接。

附圖說明

圖1為本發明中一種90°折彎結構工件的結構示意圖。

圖2為本發明中為圖1中的俯視圖。

圖3為本發明中初始焊接狀態下的狀態示意圖。

圖4為本發明中圖3中焊接結束后的狀態示意圖。

圖5為本發明中折彎焊接段焊接過程中的狀態示意圖。

圖6為本發明中折彎焊接段焊接結束后的狀態示意圖。

圖7為本發明中90°折彎結構工件整體焊接結束后的狀態示意圖。

圖示標記：1、90°折彎結構工件；2、轉臺；3、電子槍；4、電子束。

具體實施方式

圖中所示，具體實施方式如下：

以加工一個90°的折彎結構工件為例進行焊接操作，結構厚度為30mm，需要將兩層結構形式焊接。

一種電子束連續焊接折彎結構工件的方法，包括如下步驟：

步驟一、取90°的折彎結構工件，測量待焊接部件的折彎角度90°，并對待焊接部件進行劃線處理，確定折彎焊接段和位于折彎焊接段兩側的直線焊接段；

步驟二、將步驟一中處理后的待焊接折彎工件進行清理，采用機械拋光方式清理待焊表面，然后用丙酮或酒精溶劑超聲波清洗去除油污，清理后干燥待用；

步驟三、定義一個可以沿x-y坐標系中x軸和y軸做直線往復運動的工作臺為x-y平臺，x-y平臺上轉動連接有轉臺，將步驟二中處理后的待焊接折彎工件固定在轉臺上，調整工件使工件焊縫的水平度為0.3，定義步驟一中確定的一個直線焊接段為起始焊接段，并調整轉臺使得待焊接部件的起始焊接段與x軸平行；

步驟四、取電子槍并調整電子槍的槍頭的中心點與焊縫的中心線位于同一平面上，調整焊接環境的真空度為5×10^-3pa；

步驟五、調整步驟四中電子槍對應的電子束焊機的數據，使高壓升至150kv，采用小束流的方式尋找電子束表面焦點對應的位置和聚焦電流，然后根據聚焦電流設定參數，焊接工藝參數如下：焊接速度300~1500mm/min，加速電壓150kv，電子束束流30-150ma，工作距離200~1000mm。通過ccd成像軟件的觀察功能將電子束對準步驟三中確定的起始焊接段，并將起始焊接段遠離折彎焊接段的一端作為焊接起點，控制電子槍開始焊接，同時控制x-y平臺進行滑動使電子槍的相對位置移動至直線焊接段與折彎焊接段交匯處，起始焊接段焊接完成；本申請采用的是控制電子槍位置不變，調整x-y平臺改變其相對位置，調整采用小束流的方式尋找電子束表面焦點對應的位置和聚焦電流，再將得到的聚焦束流輸入至焊接程序中，如圖通過ccd成像軟件的觀察功能將電子束4對準折彎件1左側，開啟電子束進行自動控制工作，電子束的焊接程序為本領域人員所公知的程序，不屬于本申請的保護重點因此不做詳細描述；

步驟六、控制步驟五中的電子槍持續工作，同時調整x-y平臺做插補走圓（即為圓弧插補：就是用直線運動的兩個軸x和y共同確定一個點，x和y同時運動，分別按照r*cosθ和r*sinθ軌跡運動。），插補走圓的中心半徑為折彎焊接段中心至轉臺中心的距離l，圓心為折彎焊接段的中心，同時轉動旋轉臺，使得電子槍的相對位置從步驟五中直線焊接段與折彎焊接段交匯處移動至另一直線焊接段與折彎焊接段交匯處（即為俯視狀態下逆時針轉動），轉臺的角速度與x-y平臺插補走圓的角速度相同，轉臺和插補走圓同時開始，同時轉動90°，電子槍的相對位置移動至另一個直線焊接段與折彎焊接段交匯處，折彎焊接段焊接完成；

步驟七、控制x-y平臺進行滑動，使電子槍的相對位置從步驟六結束后的位置移動至所在直線焊接段的末端，控制電子槍持續工作，連續焊接完成；

步驟八、焊接完成后，將焊接件置于真空狀態下冷卻，冷卻后去真空并取出焊接完成的試件，整個焊接工作完成。

x-y平臺由數控機床控制，該控制為常規數控控制，不做詳細描述，不屬于本申請的保護重點，

采用本發明提供的電子束焊接含有折彎結構形式的工件方法，通過該方法可實現產品連續焊接，避免了電子束焊縫拼接，同時利用本發明的方法還對一個方形結構的鈦合金結構件進行焊接，共4處折彎結構，采用本發明后能夠一次性焊接所有焊縫，焊接質量滿足nb47013中射線、超聲波探傷i級，低倍金相組織中未發現氣孔、裂紋、夾雜等缺陷，尺寸精度等綜合性能優于采用拼接焊接方式連接的結構件；

利用x射線探傷儀對按上述步驟完成的真空電子束焊接焊縫進行檢測，焊縫質量滿足gjb1718-2005?級要求。

在焊接試件中，利用金相顯微鏡對接頭組織進行分析，利用萬能實驗機進行焊接接頭抗拉試驗測試。（斷裂位置均發生在母材處，說明通過上述工藝得到的焊縫強度高于原始母材。）

本發明所列舉的技術方案和實施方式并非是限制，與本發明所列舉的技術方案和實施方式等同或者效果相同方案都在本發明所保護的范圍內。