本發(fā)明的一種薄壁異種馬氏體時效鋼的電子束焊接方法，涉及T250與00Ni兩種馬氏體時效鋼的電子束對接焊，屬于異種材料熔化焊領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
T250馬氏體時效鋼是在C250含Co馬氏體時效鋼的基礎(chǔ)上去Co增Ti開發(fā)出來的高強高韌鋼。其以無碳或微碳馬氏體為基體，在柔性Fe-Ni馬氏體合金中加入Ti、Mo、Al等元素，通過回火或者時效過程產(chǎn)生金屬間化合物沉淀強化效應(yīng)，從而大幅度提高強度和韌性。該材料被廣泛應(yīng)用于固體火箭發(fā)動機殼體等眾多航天尖端技術(shù)領(lǐng)域。00Ni則是另一種同樣具備高強度和高韌性的馬氏體時效鋼，由于其高的屈強比、抗熱處理變形能力、優(yōu)越的機加工性能以及良好的焊接性，在航天軍工等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。異種材料的焊接應(yīng)用日益廣泛，其特點是能夠最大程度地利用材料的各自優(yōu)點以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)對材料接頭性能的多方面要求。但介于異種材料在物理化學(xué)等方面存在一定的差異，就容易出現(xiàn)各種焊接缺陷。實現(xiàn)火箭發(fā)動機燃燒室殼體的精密高效連接需求，具有十分重要的應(yīng)用價值。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于解決火箭發(fā)動機燃燒室殼體異種馬氏體時效鋼對接焊時容易產(chǎn)生的焊縫表面凹陷、咬邊等缺陷問題，提高焊接接頭的可靠性。
采用電子束流對熔池的高頻振蕩掃描及電子束流向00Ni合金側(cè)偏移施焊的方式，借助嚴(yán)格控制焊接錯邊量和優(yōu)化電子束焊接工藝，保證焊接接頭滿足GJB1718A-2005 I級焊縫等級要求。該發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)在于焊接裝配錯邊量須控制在≤0.05mm、電子束流圓形掃描頻率控制在10-200Hz范圍內(nèi)以及電子束流向00Ni側(cè)的偏移量為0.20-1.00mm之間。
根據(jù)上述方案，本發(fā)明提出一種薄壁異種馬氏體時效鋼的真空電子束焊接方法，其步驟包括：
步驟一、對待焊筒體和接頭進行焊前預(yù)處理
步驟二、進行發(fā)動機筒體和接頭的裝配
步驟三、將待焊組件放入真空室，開始抽真空，使該真空室內(nèi)的真空度達到5×10-3至5×10-4Pa之間
步驟四、將電子束聚焦在T250筒體和00Ni接頭組件接縫中間，采用數(shù)控補償程序保證電子束流在整圈環(huán)焊縫都對準(zhǔn)接縫中心；
步驟五、將電子束流零位向00Ni接頭側(cè)偏移一定距離；
步驟六、選擇合適的焊接程序?qū)Υ附M件進行真空電子束焊接；
步驟七、真空室進氣，取出工件，完成焊接
就本發(fā)明而言，某型號發(fā)動機燃燒室殼體由前、后接頭和中間筒體組成，綜合考慮強度性能及時效強化后機加工性能的差異（00Ni在時效強化后的機加工性能更佳，但其強度略低），前、后封頭采用加厚的00Ni作為結(jié)構(gòu)材料，中間筒體段則采用強度更高的T250作為結(jié)構(gòu)材料，這樣就涉及00Ni與T250兩種馬氏體時效鋼的異種材料焊接。由于兩類馬氏體時效鋼化學(xué)成分及物理性能的差異，使得焊接過程中熔池的流動性也有較大的不同。采用真空電子束焊進行上述馬氏體時效鋼薄壁件連接時，發(fā)現(xiàn)焊后接頭在靠近T250側(cè)熱影響區(qū)出現(xiàn)明顯的咬邊缺陷，同時沿焊縫中間形成一定的凹陷，影響接頭強度。
電子束焊接（Electron Beam Welding，EBW）是以真空中高度聚焦的高能密度（105~107 W/cm2）的電子束流作為能量載體實現(xiàn)材料連接的一種特種加工方法，具備焊接速度快，焊接熱變形小，可焊材料種類多，焊縫深寬比大，焊接質(zhì)量高等諸多優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域。
附圖說明
圖1是本發(fā)明實例某型號發(fā)動機燃燒室殼體涉及的00Ni與T250異種薄壁馬氏體時效鋼組件真空電子束焊接結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明具體實施方式提供了一種薄壁異種馬氏體時效鋼的電子束焊接方法：所涉及的兩種馬氏體時效鋼分別為T250和00Ni，兩者的化學(xué)成分分別為：1）T250馬氏體時效鋼:11.95-13.25%;Cr:4.25-6.25%;Mo:1.75-3.15%；2）00Ni馬氏體時效鋼：C:0-0.01%;Si:0-0.1%;Mn:0-0.1%;Ni:18.00-20.00;Co:0-0.5%;Mo:2.75-
3.25%;Al:0.05-0.15%。該焊接結(jié)構(gòu)對應(yīng)的焊接區(qū)域的壁厚值為δ=1.75mm，待焊處外徑尺寸為Φ=130mm。本發(fā)明的焊接方法為采用真空電子束焊接方法對上述環(huán)焊縫進行環(huán)向360°對接。
本實施方式所述的焊接過程為：
步驟一、對待焊筒體和接頭進行焊前預(yù)處理
步驟二、進行發(fā)動機筒體和接頭的裝配
步驟三、將待焊組件放入真空室，開始抽真空，使該真空室內(nèi)的真空度達到5×10-3至5×10-4Pa之間
步驟四、將電子束聚焦在T250筒體和00Ni接頭組件接縫中間，采用數(shù)控補償程序保證電子束流在整圈環(huán)焊縫都對準(zhǔn)接縫中心；
步驟五、將電子束流零位向00Ni接頭側(cè)偏移一定距離；
步驟六、選擇合適的焊接程序?qū)Υ附M件進行真空電子束焊接；
步驟七、真空室進氣，取出工件，完成焊接
所述步驟一中焊前預(yù)處理包括：1）對待焊組件進行退磁處理，保證待焊部位參與磁通量≤5T；2）對待焊組件的對接面及其附近區(qū)域進行機械打磨至金屬光澤，最后進行丙酮擦拭、吹干，保證無油污等雜質(zhì)影響焊接質(zhì)量；
所述步驟二中具體裝配過程中要求保證00Ni筒體與T250接頭焊接偏移量≤0.05mm；
所述的步驟四中所述的電子束小束流數(shù)控補償程序為位置示教程序，示教原點位于焊縫正中間，通過示教保證電子束流行走軌跡與焊縫中心“Y”軸偏移范圍在±0.10mm之內(nèi)；
所述步驟五中電子束流須向00Ni一側(cè)偏移0.20-1.00mm
所述步驟六中所述的電子束焊程序涉及定位焊、深熔焊及修飾焊三個程序：
1） 定位焊：均勻?qū)ΨQ定位6段，加速電壓為60~150KV，工作距離為200~600mm，焊接電流為0.1~10mA，聚焦電流為250-400mA，焊接速度為8~50mm/s
2) 深熔焊：環(huán)向360°，加速電壓為60~150KV；工作距離為200~600mm，焊接電流為5~20mA；聚焦電流為300-450mA；焊接速度為8~50mm/s。
3）修飾焊：環(huán)向360°，加速電壓為60~150KV；工作距離為200~600mm，焊接電流為2~15mA；聚焦電流為350-500mA；焊接速度為8~50mm/s。
所述步驟六中電子束焊接程序深熔焊程序須采用電子束流掃描程序，其中電子束流掃描形狀為圓形，掃描頻率為10-200Hz，掃描幅度為0-0.5mm
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。