柔性薄壁结构电子束焊接的变形控制

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1、焊接工艺WELDINGPROCESS柔性薄壁结构电子束焊接的变形控制DeformationControlofThin-WalledStructureWeldedbyElectronBeam中航工业航空动力控制系统研究所龚荣清　杨锡龙[摘要]基于电子束焊接方法，探讨了功率分出轴象，探讨控制电子束焊接变形的方法。柔性薄壁结构真空电子束焊接过程中的变形控制方法，1试验材料和设备提出了综合应用最小焊接热输入、减小焊接重叠角度和合理焊接装配及散热相结合的变形控制方法，有效地控试验材料为TC4钛合金锻件，退火状态供货，母材[4]制了焊接变形，实现了

2、电子束焊接柔性薄壁结构的制化学成分见表1。采用法国泰克米特（TECHMETA）造。公司的LARA52型60kV中压电子束焊机进行真空电关键词：电子束焊接TC4钛合金变形控制子束焊接，焊前采用硝酸氢氟酸溶液酸洗，焊后采用[ABSTRACT]BasedonelectronbeamweldingWZT-45型真空热处理炉进行接头去应力退火处理，热method,thedeformationcontrolmethodofvacuumelec-处理制度为：（620±10）℃，保温2h随炉冷却至200℃tronbeamweldingprocessof

3、PTOflexiblethin-walled以下空冷。structuresisexplored.Thedeformationcontrolmethod2试验过程combinedwithcomprehensiveapplicationoftheminimumweldheatinput,reducingtheoverlapangle,reasonable2.1工艺参数确定weldingassemblyandheatradiationisproposed.The由于直接在柔性薄壁零件上进行工艺试验费用较weldingdeformationis

4、controlledeffectivelyandtheman-高，因此采用与焊缝接口尺寸相同的TC4钛合金圆管为ufacturingofPTOflexiblethin-walledisachievedbyusing研究对象，分别为试件1：外径φ52mm，厚度4.5mm的electronbeamwelding.圆管和试件2：外径φ121mm，厚度2.2mm，分析工艺参Keywords:ElectronbeamweldingTC4alloy数对焊缝形状、变形等方面的影响，在工艺参数确定后Deformationcontrol再在实际的工件上进

5、行焊接。DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2015.11.1162.2变形检测在保证焊缝质量条件下，同时解决2#焊缝焊接变真空电子束焊接技术以其高功率密度、焊接热输入量小、零件变形小、焊后残余应力小、焊缝深宽比大、焊真空电子束真空电子束焊缝1#焊缝1#接接头无氧化、焊缝质量好等特点，广泛应用于航空、航=2.2mmδ端面跳动测量天及原子能等工业领域中。在航空制造业中，电子束位置[1]焊接技术的应用大大提高了飞机发动机的制造水平。薄壁变截面，最薄处δ=0.4mmTC4钛合金具有优异的综合力学性能，在航空和航天工[2]

6、业中获得了最广泛的应用。与其他金属相比，TC4钛合金导热性差、电阻系数大、热容量小，熔焊时应采用能量集中的热源,因此电子束焊无疑成为TC4钛合金焊=4.5mmδ[3]接加工的首选方法之一。功率分出轴是发动机的传动件，其结构中的柔性薄壁结构使功率分出轴具有一定柔性补偿能力。柔性薄壁结构本身的变形会大大降低功率分出轴的疲劳强度，真空电子束真空电子束真空电子束因此焊缝除了必须符合GJB1718A中Ⅰ级焊缝要求，同焊缝焊缝焊缝时还要求焊接变形尽可能小，图1中δ为柔性薄壁件的图1柔性薄壁结构示意图壁厚。本文以某型功率分出轴柔性薄壁结构为研究对Fi

7、g.1Diagramofflexiblethin-walledstructure116航空制造技术·2015年第11期焊接工艺WELDINGPROCESS形是图1结构焊接的最大难点。采用试件1初步确定焊接工艺参数，再用2#焊缝试焊，焊接变形最小是判断最终焊接工艺参数的标准。3变形控制方案3.1焊接工艺参数影响焊接变形的工艺参数主要有加速电压、焊接电流、聚焦电流、焊接速度和工作距离等，经过参数摸索初步确定2组焊接参数，见表2。2组参数均采用表面以[5]下的聚焦方式，焊接线能量计算公式为：（a）参数1焊接2#焊缝J=0.388UIb。v采用

8、参数1和参数2分别焊接2#焊缝，在相同的工作距离和散热条件下，采用参数2焊接的2#焊缝出现变形过大情况，导致外圆侧面熔化的现象，而参数1未出现该现象，见图2。由图可知，焊接线能量越小，焊接变形也就越小。同时