前言
本文继续介绍航空电子束焊接的工艺流程和控制要求。
焊前准备的要求和注意事项请点击:
焊接工艺
在焊接产品之前,必须针对每个合金、熔深要求、接头形式开发合理的工艺。最基本的就是深熔焊,除此以外,还有点焊、盖面焊(也称作,修饰焊)和其它目的的焊缝。
点焊不是必须的,但是点焊可以在工装限位的基础上进一步固定零件。如果点焊被后续的深熔焊完全熔化掉,那么点焊就不需要进行工艺评定。但是点焊的参数需要规定清楚:点焊参数可以使用深熔焊参数,但是必须严格限制点焊所占整个待焊焊缝长度的比例。当使用引弧板、收弧板时,要求点焊必须在它们上面结束。点焊参数也可以在深熔焊的基础上降低能量,此时可以点焊待焊焊缝的一部分,也可以整个长度。如果点焊是离散的情况,要求采用对称焊接的顺序进行。
盖面焊,是在深熔焊之后,用来改善焊缝表面形貌的,所以也被称作修饰焊。它跟点焊最大的区别是盖面焊必须进行工艺评定。盖面焊还有一个很大的作用,就是修复深熔焊时产生的缺陷,比如凹陷、表面裂纹、表面孔隙等。
还有一些其它特殊目的的焊缝,比如不锈钢焊前需要预热的时候,通过电子束扫描实现。再比如双束或者多束工艺,航空不常见。等等。
产品焊接的时候,要严格按照建立的并且被评定过的焊接工艺规程执行。
电子束焊接工艺中还有一个非常重要的内容,就是焊后返工。这个故事也是很多,国内国外、欧美不同的公司、同样的美国公司对此的规定也是天壤之别!必须区分清楚。首先,焊后返工必须是工艺规范允许的;有些规范是不允许返工的,任何焊缝质量问题都是要打呈报走返修流程的。如果允许,同样是返工,有的规范只允许使用相同的工艺,即电子束焊接工艺进行返工,有的规范允许使用其它工艺,比如氩弧焊工艺进行返工。如果是电子束焊接返工,是只返工缺陷的部分,还是整个焊缝全部重新焊接,相关规定又是不一样的!
焊后热处理
大家都知道,焊后热处理是按照图纸和规范的要求执行。针对航空常用的镍基高温合金,通常是去应力热处理、固溶、时效。一般而言,去应力热处理只是推荐的,不是必须的。那什么时候去应力又是必须的呢?
这里笔者分享一种情况。当机加时,焊接残余应力释放,会导致尺寸精度问题,此时可以借助去应力热处理。这时候国内外的体系又是不一样的:国外的设计图纸,如果注释或者引用的规范中没有说允许去应力,那么默认就是不允许的;国内的设计图纸相对没有这么严格。但是,如果把焊后去应力当做必然,这是有待商榷的。进一步问,最多允许几次去应力呢?
补充:如果大家记得航空发动机中电子束焊接技术的应用 (qq.com)提到过的涡轮前导向支撑组件,它不只有电子束焊接,还有氩弧焊、钎焊工艺。现在再加上不同的热处理工艺要求,又该如何编排这些工序呢?
焊后机加工
笔者在工作中,曾经接受过的培训是制造图纸(或者过程图纸)焊缝区域留有加工余量,并且给出了最佳实践,焊缝正面、焊缝背面留多少余量,焊后车掉即可。这种方法最大的优势是弥补径向收缩。但是随着工作中遇到的问题越来越多,其中最棘手的就是再热裂纹的问题,笔者不由得产生一个疑问:这种留有大余量,焊后再去除的工艺方法有没有技术上的缺点?
这里有一个很大的原因就是,电子束焊接的通常都是厚板,板厚Z在焊接热模型中的热效应、应力分布是必须考察的。焊后机加会带来两个方面的影响:一方面,焊缝表面的细晶被后续机加掉了;另一方面,厚度减薄以后,原有的应力平衡被打破,新的平衡重新建立。
笔者的看法是,图纸中的焊接符号包含了焊后机加工的信息。不管是正面、背面还是两者,是否允许机加,必须在图纸中注明;或者在批准的工艺规程中注明,但是必须提供实体化验证的数据。
应该说,焊后机加必不可少。但是,允许多少去除量必须规定清楚。比如,对于全焊透工艺,加工余量不能超过焊缝厚度的10%;对于部分焊透的工艺,加工余量不能超过熔深的5%。
后记
本文内容大部分都是笔者工作中的一些思考,不一定正确,仅供参考。我们曾经问过几个已经退休的老爷子规范中某些要求的出处,已经失传了。建议读者可以在工作中寻求答案;想要超车,就必须知其然,知其所以然。
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