电子束焊接钛合金的技能须知

一、概述

一切的钛及其合金都可用真空电子束焊，它能有效地避免了有害气体的污染，并且电子束的能量密度大，焊缝窄，深宽比大，焊缝角变形小，焊接速度快，焊缝中不易呈现粗大的片状α相，因而焊接接头的有效系数可达100%；总的来说，为了防止晶粒长大，焊接时宜采用高电压、小束流的焊接参数。

电子束焊（EBW）的不足之处是焊缝向母材过渡不平滑，简单呈现气孔及焊件结构尺度遭到真空室限止等，为了防止气孔发生，焊前有必要严格整理，可采用酸洗或机械切削等方法；为改善焊缝向母材过渡的成形，可采用二道焊，榜首道是高功率密度的深熔焊，第二道是低功率密度的润饰焊，这可大幅度提高接头疲惫性能。别的，电子束摇摆（频率20～50Hz纵向摇摆）可改善焊缝成形、细化晶粒和削减气孔。有时背面加垫板，用以预防未焊透或成形不良。

二、焊接施工

1.焊前准备，电子束焊接接头属紧密配合无坡口对接方式，一般有：对接接头、角接接头、T形接头、搭接接头和端接接头，一般不添加填充金属，要求接和面经机械加工，外表粗糙度一般为1.5～25μm,宽焊缝比窄焊缝对接和面要求可放宽，搭接接头也不用过严。焊前对焊件外表有必要进行严格整理，不然易发生焊缝缺陷，力学性能变坏及影响抽气时刻；整理方法可用丙酮清洗，整理完后不能再用手或东西触及接头区，避免污染。

2.焊接操作：

发动：真空室内的被焊工件安装好后，封闭真空室门，然后接通冷却水，合上总电源开关。安真空系统的操作次序发动机械泵和分散泵，待真空室内的真空度到达预订值时，便进入施焊阶段。

焊接：将电子枪的供电电源接通，并逐步升高电压使之到达所需的数值，然后相应地调理灯丝电流和炮击电压，使有恰当小的电子束流射出，在工件上能看出电子束焦点，再调理聚集电流，使电子束的焦点到达最佳状态。假设焦点违背接缝，可调理偏转线圈电流或电子枪作横向移动使其对中，此刻调理炮击电源使电子束电流到达预订数值，按下发动按钮，工件即按预订速度移动，进入正常焊接状态。

停止：焊接结束时有必要先逐步减小偏转电压使电子束焦点脱离焊缝，然后把加速电压降到零，并把等丝电源及传动装置的电源降到零值，尔后堵截高压电源、聚集偏转电源和传动装置的电源，这样就完成了一次电子束焊接。待工件冷却后，按真空操作次序从真空室中取出工件。

3.提高熔深的办法：

电子束焊的最大优点是具有深熔透效应，为了保证取得深熔透作用，除了选择适宜的电子束工艺参数外，还能够采纳别的一些办法：

榜首：电子束水平入射焊，当焊接熔深超过100mm时，能够采用电子束水平入射，从侧向进行焊接，由于水平入射侧向焊接时，液态金属在重力向作用下流向违背电子束炮击途径的方向，对小孔通道的封堵作用下降，此刻的焊接方向是自下而上或横向水平施焊。

第二：脉冲电子束焊，在相同功率下，采用脉冲电子束焊可有效地添加熔深，由于脉冲电子束的峰值功率比直流电子束高得多，使焊缝取得高得多的峰值温度，金属蒸发速率会以高出一数量级的比例提高；

脉冲电子束焊可发生更多的金属蒸汽，蒸汽的反作用力增大使小孔效应添加。

第三：变焦电子束焊，极高的功率密度是取得深熔焊的基本条件，电子束功率密度最高的区域在其焦点上。焊接大厚度工件时，可使焦点位置随着工件的熔化速度变化而变化，一直以最大功率密度的电子束炮击待焊工件，但由于变焦的频率、波形、幅值等参数与电子束功率密度、工件厚度、母材金属和焊接速度有关，一般是用计算机自动控制。

第四：焊前预热，这样可削减焊接时热量沿焊缝横向的热传导丢失，有利于添加熔深，别的，高强度材料焊前预热还可削减裂纹倾响。

第五：预制坡口，在深熔焊时，往往有一定量的金属堆积在焊缝外表，如果预开坡口，这些金属会填充坡口，相当于添加了熔深。别的，结构答应时尽量采用穿透焊，由于液态金属的一部分能够在工件的下外表流出，以削减熔化金属在接头外表的堆积，减小液态金属的封口效应，添加熔深，并削减焊根缺陷发生。

4.大厚度钛合金电子束焊举例，材料TC21，厚度56mm，接头方式是对接；焊接工艺参数为：加速电压55kV、聚集电流425mA、焊接速度500mm/min、电子束扫描幅值4.0mm、扫描频率300Hz、电子束焦点坐落外表以下1/3。焊缝成形作用：上外表焊缝宽度7mm，下外表焊缝宽度4mm，焊缝深宽比约10∶1,接头的热影响区约2mm。

5.焊后热处理，关于钛合金电子束焊焊后焊缝及热影响区的性能有较大的丢失，主要表现为塑性和韧度的丢失，一般较重要的工件都需求相应的热处理。