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电子束焊薄板斜角度焊缝补偿焊接方法
    【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 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 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。
     意图。
     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= cosαL=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。