1、項(xiàng)目背景

西方國(guó)家在70年代末期研究開發(fā)出雙金屬鋸帶電 子束焊接新工藝，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，電子束焊接技術(shù) 在實(shí)驗(yàn)室研究和工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛研究與應(yīng)用， 目前已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車和電器電工儀表等 眾多行業(yè)。

目前航空行業(yè)內(nèi)的散熱器大多為鋁合金散熱器、 不銹鋼散熱器，采用較多的焊接方式有氬弧焊、CMT焊、真空釬焊、NOCOLOK 釬焊等工藝，產(chǎn)品封頭與殼 體的連接處環(huán)焊縫要求為一級(jí)或二級(jí)焊縫，現(xiàn)采用的 焊接方式為手工氬弧焊焊接。手工氬弧焊能量密度 低，周圍零件吸熱對(duì)焊縫質(zhì)量影響大，焊接變形量大， 對(duì)焊工依賴性強(qiáng)，質(zhì)量不穩(wěn)定，產(chǎn)品返工率很高，難以 滿足一級(jí)焊縫和二級(jí)焊縫要求。同時(shí)，隨著軍工技術(shù) 的不斷發(fā)展，新材料新技術(shù)的應(yīng)用，為了滿足產(chǎn)品可靠 性、壽命和散熱率等要求，越來越多的散熱器產(chǎn)品采用 鈦合金材料。面對(duì)鈦合金材質(zhì)的散熱器，本單位現(xiàn)有 焊接方法不適用于鈦合金焊接，焊接質(zhì)量不穩(wěn)定，產(chǎn)品 返工率很高，較難滿足一級(jí)焊縫和二級(jí)焊縫要求。

2、設(shè)備工藝鑒定

2.1 設(shè)備簡(jiǎn)介

為滿足產(chǎn)品焊接質(zhì)量需 要 ，我公司購(gòu)置一臺(tái)NORMA 68/12-20型真空電子束焊機(jī)，該焊接設(shè)備由法國(guó) TECHMEETA生產(chǎn) 。 它是利用高能量密度的電子束 作為熱源的一種高效精密的 焊接方法（圖1）。

2.2 設(shè)備工藝鑒定

首先對(duì)電子束焊機(jī)進(jìn)行 工藝鑒定，分別進(jìn)行最大熔 深測(cè)試、熔深及深寬比測(cè)試、 試片焊接試驗(yàn)。

①最大熔深測(cè)試 

采用 200mm×100mm×30mm 的 0Cr18Ni9 不銹鋼， 進(jìn)行最大熔深測(cè)試，焊接參數(shù)如下：

大熔深能力符合要求。

②熔深及深寬比測(cè)試

采用110mm×100mm× 12mm 的 0Cr18Ni9 不銹鋼 平板，焊接不同熔深的三 組（L、M、H）共 9 條焊縫， 每組焊接參數(shù)相同，焊縫 間距見圖2。

焊后從焊縫中部和兩端（起始端和收尾端除外）沿 橫向切開進(jìn)行低倍金相檢驗(yàn)，經(jīng)測(cè)量尺寸，深寬比符合GJB要求。金相檢驗(yàn)結(jié)果見表2。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，該電子束焊機(jī)的設(shè)備穩(wěn)定性符合 標(biāo)準(zhǔn)要求，可以進(jìn)行試片的焊接試驗(yàn)。

3、試片測(cè)試

3.1 試片的焊接工藝方法及流程

試片電子束焊接的工藝方法及流程如圖3：

其中上述焊前清理過程主要包括對(duì)試片待焊處使 用機(jī)械方法進(jìn)行毛邊的清除，以保證試片對(duì)接的間隙； 使用酸洗、汽油清洗、超聲波清洗等方法對(duì)試片進(jìn)行清 洗，焊前對(duì)焊縫處用丙酮擦拭。

試片裝夾保證試片裝配間隙滿足以下要求（表3）：

3.2 試片的焊接及質(zhì)量檢驗(yàn)

通過對(duì)焊接之后試片的焊縫進(jìn)行外觀檢查，射線檢查。

①TA1（t1.5）材料的焊接

通過試驗(yàn)參數(shù)摸索，得出最優(yōu)的 TA1（t1.5）板板對(duì) 接焊接參數(shù)如表4。

焊后對(duì)試片進(jìn)行外觀檢查，焊縫表面無裂紋、燒 穿、氣孔、焊瘤及夾雜物，無未焊透、未熔合、未焊滿缺 陷。經(jīng)射線檢查，焊縫內(nèi)部無氣孔、夾渣，符合Ⅰ級(jí)技術(shù) 要求（圖4）。

②TA1（t5）材料的焊接

通過試驗(yàn)參數(shù)摸索，得出最優(yōu)的 TA1（t1.5）板板對(duì) 接焊接參數(shù)如表5。

焊后對(duì)試片進(jìn)行外觀檢查，焊縫表面無裂紋、燒 穿、氣孔、焊瘤及夾雜物，無未焊透、未熔合、未焊滿缺 陷。經(jīng)射線檢查，焊縫內(nèi)部無氣孔、夾渣，符合Ⅰ級(jí)技術(shù) 要求（圖5）。

4、產(chǎn)品測(cè)試

摸索適用于我公司鈦合金散熱器的真空電子束焊 接工藝，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行外觀檢查、射線檢查、金相檢查，檢查焊接質(zhì)量，確定對(duì)焊接參數(shù)。

4.1 端接試片

上圖端接焊接試片和殼體焊接試片處的端接焊縫 采用電子束焊接，其工藝參數(shù)如表6所示。

根據(jù)焊縫的外觀檢查和金相檢查結(jié)果，電子束焊 接接頭缺陷質(zhì)量分級(jí)滿足GJB技術(shù)要求，我公司電子 束焊接設(shè)備對(duì)該零件的焊接熔深為（2.8～3.7）mm，焊 縫熔深滿足外協(xié)協(xié)議要求（熔深2.5～5mm）。

4.2 殼體

對(duì)殼體進(jìn)行電子束焊接，焊后進(jìn)行機(jī)加工，通過射線 檢查，焊接接頭缺陷質(zhì)量分級(jí)滿足GJB技術(shù)要求（表7）。

5、結(jié)語

①通過鑒定，該設(shè)備焊接符合 GJB 1718A-2015 要 求的試片，焊接質(zhì)量穩(wěn)定。

②通過對(duì)殼體、子散熱體等進(jìn)行電子束焊接試驗(yàn)， 對(duì)焊縫質(zhì)量進(jìn)行金相檢查、射線檢查，均滿足產(chǎn)品要 求，我公司現(xiàn)具備電子束焊接設(shè)備對(duì)上述零件的焊接 能力。

③目前已完成散熱器的電子束焊接，并進(jìn)行生產(chǎn) 試驗(yàn)，完成特殊過程確認(rèn)，已證明我公司設(shè)備具有對(duì)上 述零件的焊接加工能力，電子束焊接設(shè)備可以投入使用。 后續(xù)將持續(xù)摸索出不同的焊接參數(shù)對(duì)焊縫的影 響，為設(shè)計(jì)提供生產(chǎn)參考，為工藝優(yōu)化提供技術(shù)基礎(chǔ)。

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