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电子束点焊工艺手册
浏览量:73 上传更新:2021-07-21

ICS25 160 01 记录号:29448--2010 33 中华人民共和国机械工业标准 JB 1062—2010 电子束点焊工艺手册推荐电子束焊接(ISO/TR:2004Welding—Recommendations metal materials—Partwelding 7-Electron beam , MOD) 201 0-04-22 Issue 2010-10-01 实施期 JB/'r 11062—-2010 10 接头准备 10.1 加工 10.2 退磁 10.3 清理 10.4 组装 11.1 纵向焊接 T3 熔池 12 熔池 12 熔池 12 14 焊前、焊后热处理 15 文件记录 A. 1 概述 A. 2 黑色金属 A. 3 镍及镍合金 A. 4 铝镁合金. . 10A。 5 铜及铜合金。 . 10A。 6 难熔金属和活性金属。 . 10A。 7 异种金属 A. 8 非金属 B. 1 钢的分类 B. 2 铝及铝合金的分类. . 13B. 3 铜及铜合金的分类。 14B. 4 镍及镍合金的分类。 . 14B. 5 钛及钛合金的分类 15B。 6 锆及锆合金的分类 1iJB,T 1062--2010B。 7 铸铁的分类 15 附录 C(资料性附录) 焊接缺陷的原因及避免措施 17 附录 D(资料性附录)环缝接头设计实例 图 10 带独立托盘的圆形对接焊缝 图 12 与加工有关的型腔图 A.1铝中合金纯度对热裂纹倾向的影响 10 图 D.1 具有定心功能的径向接头类型。 19 图D. 2 径向接头部件用点焊夹具居中。 . 19 图D. 3 径向熔池,点焊位置不好和好。 20 图D. 4 不规则型轴向接头2D 图D. 5 穿透满足硬度要求的轴向接头示例(接头未穿透) 20 图D. 6 减少应力集中的轴向接头设计。 . 21 D. 7 轴向接头间隙导致接头退化。 21 图D. 8 制造方法对蜗杆规格的影响 21 图D. 9 连接位置不当的蜗杆。 22 图 D. 10 和图 D. 9 优于关节位置 22 图 D. 1 和图 D. 9 更好的关节位置相比. 22 图D. 12 可及性较差的电子束焊缝 23 图D. 13 轴向和径向熔池引起变形的相对趋势 23 表B. 1 钢的分类。 . 12 表B. 2 铝和铝合金的分类 14 表B. 3 铜和铜合金的分类。 14 表 B. 4 镍和镍合金的分类 15 表 B. 5 钛和钛合金的分类。 15 表 B. 6 锆和锆合金的分类。 15 表 B. 7 铸铁的分类。 . 16 表C. 1 焊接缺陷形成的原因及避免措施 17 11 本标准变更采用ISO/'rR17671-71 2004《焊接金属材料点焊推荐工艺第7部分:电子束焊接》本标准和ISO ,。与2004年相比,技术内容主要有以下差异: ——质量控制等级要求和点焊缺陷等级要求分别符合GB/T 12467和GB/T 22085; ——材料可焊性的描述采用了我国相关标准和技术规范的方法和定义。

为便于使用,本标准作了如下编辑修改:-删除了国际标准的介绍;-标准名称改为《电子束焊接工艺指南》;-[SO/TR . ——2004年引用的其他国际标准已被采用为中国标准,并以中国标准代替相应的国际标准。本标准的附录 A、附录 B、附录 C 和附录 D 为资料性附录。本标准由作者提出。本标准由省焊接标准化技术委员会(sAc厂rc55))归口。本标准起草单位:西安民航底盘(集团)有限公司。 本标准主要起草人:刘金河, 王旭. 本标准首次发布. JB, r 1062—-2010 电子束点焊工艺手册范围 本标准规定了推荐的电子束点焊工艺. 规范性引用文件. 下列条款凡已在本标准中引用的文件,均成为本标准的条款。凡注明日期的引用文件,其后所有的修改(不包括勘误内容)或修订版均不适用于本标准。但按照本标准达成协议的各方鼓励持有本标准的人研究是否可以使用本文件的最新版本。未注明日期的引用文件,以最新版本适用本标准。 GB/T 5185-2005 焊接和相关工艺技能代码 (ISO 4063: 1998, IDT) GB/T 6417. 1-2005 金属熔炼钎焊接头 缺陷分类和描述 (ISO 6520.1: 1998, IDT) GB/T 12467.1-2009 金属材料烧蚀质量要求-部分:相应等级质量要求的选择标准(ISO 384.1:2005,lDT) GB/T 12467. 2-2009 金属材料烧蚀质量要求-部分:完整的质量要求(. 2:2005, DT) GB/T 12467. 3-2009 金属材料烧蚀质量要求部分:通用质量要求(.3: 2005, IDT) GB/T 12467.4-2009 金属材料烧蚀质量要求部分:基本质量要求 (- 4:2005, IDT) GB, r 19805--2005 焊接操作工技能考核 (ISO 14732: 1998, IDT) GB/T 19867.3-2008 电子束钎焊工艺规范 (ISO 15609.3: 2004, IDT) GB/T 19867.3-2008 2008 电子束与激光钎焊接头缺陷质量分级指南 部分:钢(1996,IDT) GB/T 22085.2-2008 电子束与激光钎焊接头质量分级指南。部分:铝及铝合金(ISO 139199.2:200l,IDT) 147444.1 钎焊电子束焊接机的初步检验 ISO14744。 2 焊接电子束焊机初检ISO14744。 3 焊接电子束焊接机初检部分:电子束流特性的测定 ISO 14744-4 焊接电子束焊接机初检部分:焊接率测定 ISO 14744 5 焊接电子束焊接机初检 ISO 14744. 6 焊接电子束焊机初检ISO15614。 1l 金属材料钎焊工艺规范和资格 焊接工艺评定试验第 1 号 ISO/TR15608:2005 焊接金属材料分类参照 GB/T 19867.3、GB/T 22085.1、GB/T 22085 的术语和定义。 2、ISO 14744.1 和 ISO 15614、11 以及下列术语和定义适用于本标准。

加速电流加速电压正负极电位差,£,A.JB,r 11062—-2010 3.2 电子束电压,b. 3.3 电子束振荡beam sounding 电子束从初始位置的周期性偏转,其扫描模式、范围和频率如图1 所示。 1——摆动长度; 2——初始位置; 3——挥杆厚度。电子束摆动术语 3.4 改型 为了改善焊缝表面重新偏析的焊缝形状,一般采用散焦焊或束摆动钎焊。 3.5 一般指焦点位置相对于腔体表面的偏差。 3.6 焦距与焦点位置的距离,如图2 工作距离workingdistance 工件表面与设备标准参考位置之间的距离(标准参考可以从真聚焦镜面开始) ,如图2所示。 1——工件; 2——工作距离; 3——热保护装置; 4——对焦镜头; 5——焦距:6——对焦; 7——光斑。工作距离和焦距的定义 3.8 透镜电压 透镜电流 流过磁透镜线圈的电压, 5. 3.9 Slope-down 控制钎焊结束时电子束功率的降低。

下坡城市是在腔体上发生衰减效应的区域。请参见根据选择的点焊方式,可以有两个-N 坡度下降区域。 a) 在非熔深焊接的情况下:熔化深度继续减小的区域。 b) 在熔透焊接的情况下: 完全熔透区域:未完全熔透区域或降低的熔化深度。 r5 b) 穿透焊接(无重叠) c) 典型的环形熔池重叠的光束模式,B1——工件钎焊县; 2——控制开始到钎焊开始的时间延迟; 3-——斜坡上升区; 4—重叠县,5—电子束; 6——重熔县; 7——下坡城市; 8——工件运动方向;未焊接空腔的县。 ,B-电子束流;钎焊宽度;钎焊时间。环焊的相关定义 JB 1062--20103.10 Slope-up 焊接开始时电子束功率的可控增加如图3所示。 3.11 钉尖 电子不稳定引起的熔体深度的局部变化光束穿透机械作用。 3.12 抽真空孔 为去除型腔内冷隔板而预制的小孔,如图4所示。 1—电子束; 2——通风孔; 3——腔体。 13 工作压力 真空腔外腔体附近检测到的压力。 14 夹层材料 预制接头点焊接头 15 过渡材料 预制接头 点焊接头 1—母材 A; 2——过渡材料; 3——基材B; 4——融县。

质量要求 点焊工作开始前应在设计任务书中给出质量要求。当产品标准或应用规程没有特别规定时,焊接质量控制要求见GB/T 12467.1,选择相应的质量等级要求(GB/T 12467.2、GB/T 12467.3和GB/T 12467) .4); GB/T 22085.1和GB/T 22085.2规定了焊接缺陷的质量等级要求。母材和点焊材料的存放是为了防止接触腐蚀和异物混入等,根据ISO/TR 15608,不同类型的母材和点焊材料应分别存放在焊接设施中。点焊设备包括电子束焊机、车间、工具、夹具、退磁设备和清洁设备。安装电子束焊机的环境应避免周围机器的振动、噪声和污垢,以及电场和磁场不应影响点焊质量。此外,真空泵的噪声控制应按照设备安全措施进行处理。在较大的工厂,机器的操作位置和安装位置应有隔墙保护,以防止其他人员的工作干扰。工作室排放的废气应按照有关排放规定排放到环境中。在对钎焊质量要求较高的情况下,建议使用过滤空气或惰性气体对真空室进行通风。电子束焊机电源电流变化幅度不得超过10%,以保证焊枪可靠接地。根据 ISO 14744.1、ISO 14744.2、ISO 14744.3、IsO 14744.4、ISO 14744.5 -6 作为内部质量管理的一部分,在交付或连接、调整和修理主要机器部件,电子束焊接机应验收和测试。

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在初始测试中,除了最重要参数的再现性和重要特征的数据误差的一致性外,还应根据规定的容错性测试和验证短期和长期稳定性。可以使用专用设备在大气压下进行电子束焊接。在这些情况下,应采用合适的除尘措施。电子束焊机在不同的加速电流下工作:真空武器可达150 kV,非真空武器可达200​​ kV。加速压力决定了 X 射线防护罩的设计。所有辐射防护检查必须按规定完成,所有测量必须由辐射管理部门实施和监督。通常,电子枪固定在真空室上。作为一种选择。电子枪也可以安装在真空室外或真空室内。因此,工件与电子束的相对通讯可以通过滚轮的通讯、电子枪的通讯、电子束的偏转,或两者的某些同时运动来实现。焊接操作工资格 点焊操作工应按照GB/T 19805进行技能考核,取得相应资格。零件电子束焊接的所有细节应符合GB/T 19867。 尺寸: —— 材料钢号: —— j:退磁;一种联合设计; —— 接头准备: —— 预热处理; —— 焊接顺序(定位焊、焊接、精焊): —— 夹具:1062—~2010 —— 真空室压力:一个工作距离: —— 焊接数据; ——机械处理和后热处理。焊接工艺评定电子束焊接工艺评定参照ISO 15614.1。

10 接头准备 10.1 加工 建议所有点焊焊头均采用高精度磨削加工。组装时,尽量减少拆卸后的金属接合面。经碳化、阳极氧化、镀汞、渗氮、碳酸盐处理、电镀(镀锌)等处理的表层,最好从点处打磨焊接。头部附近区域被去除(见图7)。表面处理螺钉孔准备示例 10.2 退磁 测试铁磁材料的剩磁,并在必要时对它们进行退磁。 10.3 清洁电子束焊接接头的质量取决于焊接前接头的精度和清洁度。应注意计划表面的状况和所用冷却介质的适用性。接头表面应无任何污染物,如氧化物、油、油脂、冷却液和油漆层等。除运行环境外,还应根据材料种类、零件规格和质量要求采用具体的清洁方法: a) 用溶剂手动清洁污垢。 b) 在封闭的汽化溶剂室或超声波罐中清洁。 c) 先用加弱碱的蒸汽处理,然后干燥。 d) 酸洗和中和,分馏水底部洗涤,干燥,短期储存。 10 组装和清洁后,组装点焊零件,避免再次污染和磁化。 11 接头设计 11.1 纵向焊缝 如果要焊接的零件可以夹紧,最好采用简单的方形接头连接,如图 8 所示。为了精确装配,可以采用锁底接头进行定位,如图9.对于小零件,建议焊接。

工件的长度。 -矩形对接焊池-型腔长度; r-穿透深度; c、d定义宽度。为防止带锁底的圆形对接焊缝飞溅和收缩,可在反面增加托盘,如图10所示。 r 焊缝熔化。图10 带独立托盘的圆形对接焊 为了去除焊缝的弧坑,如果无法加工型腔的起止区域,可以使用引板,如图11所示。 引出板还减少了腔体末端的热爆裂。铅板可以通过夹紧或钎焊连接到腔体,以实现良好的热接触。焊接后拆除铅板。 l——介绍牌; 2——工件; 3——铅板; 4——焊接起点: 5——焊接终点 图 11 所示为带铅板的螺纹孔,将钎焊起点和终点分开 11. 2 环 熔池焊接环形装置,底部锁定接头可以简化定位。需要控制旋转角度、光束作用时间和其他参数(如聚焦电压)。由于斜坡市场容易出现钉尖缺陷,根据材料类型和钎焊率的不同,在很多情况下,通过控制光束聚焦和摆动参数(形状、方向)可以消除斜坡市场钉尖缺陷的形成。 、频率和大小)。如果可能,环形熔池应设计在低应力县,否则应考虑下坡区的允许缺陷水平。对于允许规格偏差小的零件的轴向环形熔池,建议采用压配合(例如H7/r6到H7/n6)。对于间隙配合的环形熔池,它应准确定位。

典型的电子束焊接接头制备示例见附录 D。 12 由于零件设计或加工原因造成的排气孔可能导致接头组件中无法排出二氧化碳的封闭腔,从而导致钎焊异常。因此,1062-2010应尽量减小型腔容积(见图12),否则应该是通过排气孔漏气。不适合,更好l——型腔。图12 与加工有关的型腔 13 定位焊和改性焊在大梁钎焊前,点焊可以使零件紧固。点焊可以通过电子束焊或其他钎焊方法。使用改性焊可以改善熔池的外观。此时应注意熔池重熔是否损害接头性能 14 焊前和焊后热处理因冶金原因要求焊前和(()) 或)焊后热处理也可通过电子方式进行光束。 15 文件记录 电子束焊接时,可监测和记录型腔加工的点焊数据。在质量保证的框架下,除了锥体的尺寸偏差外,还可以作为监控焊枪状态的信息作为补充。 1062-2010 附件A(资料性附件) 金属材料的可焊性 A.1 概述 聚焦电子束可以熔化所有金属材料,因此几乎所有的纯金属和合金点焊都可以成功。电子束焊接最简单的方法是连接电子束,对准紧密组装的接头,使材料部分熔化。在大多数情况下,不需要填充金属或其他消耗品,并且可以使用相当长的材料。单个熔池实现一次连接。

即使在点焊长度>100的情况下,也不需要坡口。因此,焊接质量和性能仅由材料本身的成分决定。根据金属材料的主要元素,可焊性可分为独立的组别焊工工资,如A.2~A。 7 描述。 A. 2 黑色金属 A. 21 概述 大多数可以通过常规烧蚀方法进行钎焊的钢和铁合金在电子束焊接过程中都可以获得良好的点焊接头。许多传统烧蚀难以或无法钎焊的钢材,也可以通过电子束焊接进行连接。通常不需要填充材料或焊接前预热。在电子束焊接过程中,降低钢中氯和磷的含量可以避免熔炼裂纹的形成,对材料进行脱氧、脱气或碱处理可以降低熔池气孔率。 A.22C-Mn钢和200rllnl长度范围内的结构钢,C.Mn钢和结构钢可以一次单道钎焊连接。通过一定的成分控制焊接指南,可以获得良好的点焊质量。电子束钎焊过程中的快速热循环导致形成高拉伸强度和强度。如果要求高断裂韧性或低硬度,可添加材料改变钎料成分或焊后热处理。理想情况下,C-Mn 钢 [w(c)] 的碳含量应高于 0.2%,以降低高强度水平的风险。不推荐对易切削钢进行电子束焊接。 A. 2.3 调质钢及合金钢 电子束焊接钎焊件,通常处于焊接状态,可直接应用于民航发动机、汽车传动件等诸多方面。

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例如,抗膨胀合金钢-钢可以在不进行钎焊热处理的情况下进行钎焊。在硬度很重要的情况下,应减少材料含量。随着长度和含碳量的减少焊接指南,冷裂倾向降低,含钴合金钢对热裂纹更敏感。 A. 24不锈钢不锈钢包括奥氏体、铁素体、双相和沉淀硬化马氏体碳素钢,可用电子束焊接。一般情况下,对于双相和部分含氮,应采用适当的工艺,以尽量减少点焊过程中因氮析出而形成气孔的风险,以及氮流失对焊接稳定性的不利影响。相位平衡。 对于大多数),建议采用低钎焊率和焊后热处理,以确保焊件中产生足够的奥氏体。对于长度小于25i/lnl的材料,建议加镍合金夹层。在电子束焊接过程中,沉淀硬化碳钢的抗拉强度会增加。必要时可通过时效处理恢复抗拉强度。 A. 25 铸铁 由于冶金原因,铸铁不易与电子束焊接。除可锻铸铁和球墨铸铁外,不建议将电子束钎焊用于铸铁的连接工艺。 A. 2.6 软铁 软铁和硅锰在许多工业领域的变压器和电机中都可以成功连接。许多常用的镍合金可以通过电子束钎焊得到满意的连接。纯钴、Ni-Cu、Ni-Cr、Ni-Be合金和旭镍。所有铁合金均可采用电子束焊接。

必须强调的是,纯钴和一些镍合金是有磁性的,电子束焊接时必须采取一定的预防措施。与钎焊相比,具有良好低温抗膨胀性能的多元素低温合金在电子束钎焊过程中的冶金干扰和热应变较小。对于许多低温合金,需要防止点焊时形成碳化物裂纹旅顺铆焊,防止焊后热处理时出现裂纹。 A4 工业上使用的大多数铝镁合金都可以通过电子束钎焊获得满意的接头。大多数人工智能。 Mn 合金(3 x 系列)易于钎焊。在点焊A1。西。镁合金(6Xx系列)和异种金属时,应避免热裂纹(强化见图AI。Cu-Mg合金(如2014 2219型)比普通非热处理强化合金具有更好的焊接性,即使它们是焊后需要焊接。时效提高硬度。对于7X和5x系列铝合金(根据EN 573.1),焊接过程中挥发性元素的蒸气可能导致电子枪放电和合金成分损失,从而降低材料性能. 焊前清洗很重要 大部分点焊缺陷是由于清洗不当而产生的 很多铸造合金也可以进行电子束钎焊 焊接质量主要取决于铸件质量和残余气体的含量 合金纯度的影响在铝中热裂倾向 A.5 铜和铜合金与许多其他用于连接黄铜的热工艺不同。电子束焊在焊接前不需要任何预热。S单道焊可实现150mm以上厚度零件的连接。

这里的“纯铜”可能富含氧、硫和碳,会在点焊过程中产生气孔,降低可焊性(如Cu.ETP)。建议使用高电导无氧铜(oFHc,ISO 1190.1)或脱氧磷铜(如EN 1173 CuDPH或Cu.DLP)。除铜(Cu-Zn合金)外,大多数铜合金都可以连接是通过电子束焊接实现的,但是在母材性能较差,残留二氧化碳含量最高的情况下,铸件材料的点焊存在问题。对于个别高强度材料,如含锆合金,可能会出现裂纹问题,难熔金属和活性金属电子束钎焊时的真空工作环境,可以将熔点高、低温或熔化时极活泼的金属连接起来。钛及其合金电子束钎焊不需要,考虑到氧化、氢脆和随后的延展性衰减等问题,因此,电子束钎焊工艺被广泛应用于关键技术领域。客机底盘上的安钛合金部件。同样,非常开朗的锆合金也可以在真空环境中轻松钎焊同样,铌、钒及其合金也可以成功用于电子束焊接,但材料的含量会影响其钎焊质量和性能。考虑到焊后延伸率低,钨、钼及其合金也可以用电子束进行钎焊。应注意接头的细节。 Jl异种金属电子束钎焊的显着优势在于其高功率密度可以使具有不同热导率和熔点的异种金属成功连接铆工工作,而不会出现低熔点材料优先熔化的现象。

可以连接许多不同的金属。由于冶金的不相容性和不希望的金属间化合物的形成,并非所有异种金属都可以连接。点焊异种金属时,由于热电偶效应形成热电压,引起强磁场和电子束偏转。焊接材料的磁电特性和零件的规格决定了这些特殊现象的形成程度。对于形成接头延展性的焊接材料,可以通过电子束焊接与相容的过渡材料或合适的中间层(见A.8非金属。通常,不可能使用电子束钎焊来实现)非金属。有时也可以使用电子束。实现钻孔、切割和雕刻。IB/T 1062-_2010 附表 B(资料性附录) 金属材料的电子束焊接性 B.1 钢的分类表 B.1 是分类ISO /TR 15608 详细分类方法 良好的可焊性:容易获得可靠的点焊质量 获得的热性能取决于钎焊工艺的正确性和材料的成分。 II 一般可焊性:钎焊需要特殊手段或成分限制,特殊方法包括预热、焊后热处理和合金添加等,可焊性差:电子束钎焊是d难。在极端条件下,它只能通过特殊技能的发展进行钎焊。类别组可焊钢:最小屈服强度 'q360N/mm2 强度的正火细晶粒钢,其单元素浓度超过 1 所示,在普及 II 下提高了耐腐蚀性。经热机械处理和规定最小屈服强度 R 的细晶粒钢。

H>360N/mm2 铸件 2.1 最小屈服强度 360N^nm2460 N/mm2 最小屈服强度 RH>360N/mm2 的淬火和回火钢和弥散硬化钢 规定的最小屈服强度为360N/mm2690N/ram2 调质钢 II 沉淀硬化钢(不锈钢除外) II JB,_2010 表 B.1 钢分类类别组 焊接性 MoO 7%, v0.1% 低铌 c-Mo-(Ni) 钢 4.1 Cr0.3%, Ni 0.7% 钢 lI 4.2 Cry19% II 4 %Mn12% 锰 II Ni10% 镍合金钢

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