1、項目背景

西方國家在70年代末期研究開發出雙金屬鋸帶電 子束焊接新工藝，經過幾十年的發展，電子束焊接技術 在實驗室研究和工業生產中得到了廣泛研究與應用， 目前已廣泛應用于航空航天、汽車和電器電工儀表等 眾多行業。

目前航空行業內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，產品封頭與殼 體的連接處環焊縫要求為一級或二級焊縫，現采用的 焊接方式為手工氬弧焊焊接。手工氬弧焊能量密度 低，周圍零件吸熱對焊縫質量影響大，焊接變形量大， 對焊工依賴性強，質量不穩定，產品返工率很高，難以 滿足一級焊縫和二級焊縫要求。同時，隨著軍工技術 的不斷發展，新材料新技術的應用，為了滿足產品可靠 性、壽命和散熱率等要求，越來越多的散熱器產品采用 鈦合金材料。面對鈦合金材質的散熱器，本單位現有 焊接方法不適用于鈦合金焊接，焊接質量不穩定，產品 返工率很高，較難滿足一級焊縫和二級焊縫要求。

2、設備工藝鑒定

2.1 設備簡介

為滿足產品焊接質量需 要 ，我公司購置一臺NORMA 68/12-20型真空電子束焊機，該焊接設備由法國 TECHMEETA生產 。 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 設備工藝鑒定

首先對電子束焊機進行 工藝鑒定，分別進行最大熔 深測試、熔深及深寬比測試、 試片焊接試驗。

①最大熔深測試 

采用 200mm×100mm×30mm 的 0Cr18Ni9 不銹鋼， 進行最大熔深測試，焊接參數如下：

大熔深能力符合要求。

②熔深及深寬比測試

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 橫向切開進行低倍金相檢驗，經測量尺寸，深寬比符合GJB要求。金相檢驗結果見表2。

根據實驗結果，該電子束焊機的設備穩定性符合 標準要求，可以進行試片的焊接試驗。

3、試片測試

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試片待焊處使 用機械方法進行毛邊的清除，以保證試片對接的間隙； 使用酸洗、汽油清洗、超聲波清洗等方法對試片進行清 洗，焊前對焊縫處用丙酮擦拭。

試片裝夾保證試片裝配間隙滿足以下要求（表3）：

3.2 試片的焊接及質量檢驗

通過對焊接之后試片的焊縫進行外觀檢查，射線檢查。

①TA1（t1.5）材料的焊接

通過試驗參數摸索，得出最優的 TA1（t1.5）板板對 接焊接參數如表4。

焊后對試片進行外觀檢查，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。經射線檢查，焊縫內部無氣孔、夾渣，符合Ⅰ級技術 要求（圖4）。

②TA1（t5）材料的焊接

通過試驗參數摸索，得出最優的 TA1（t1.5）板板對 接焊接參數如表5。

焊后對試片進行外觀檢查，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。經射線檢查，焊縫內部無氣孔、夾渣，符合Ⅰ級技術 要求（圖5）。

4、產品測試

摸索適用于我公司鈦合金散熱器的真空電子束焊 接工藝，對產品進行外觀檢查、射線檢查、金相檢查，檢查焊接質量，確定對焊接參數。

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，其工藝參數如表6所示。

根據焊縫的外觀檢查和金相檢查結果，電子束焊 接接頭缺陷質量分級滿足GJB技術要求，我公司電子 束焊接設備對該零件的焊接熔深為（2.8～3.7）mm，焊 縫熔深滿足外協協議要求（熔深2.5～5mm）。

4.2 殼體

對殼體進行電子束焊接，焊后進行機加工，通過射線 檢查，焊接接頭缺陷質量分級滿足GJB技術要求（表7）。

5、結語

①通過鑒定，該設備焊接符合 GJB 1718A-2015 要 求的試片，焊接質量穩定。

②通過對殼體、子散熱體等進行電子束焊接試驗， 對焊縫質量進行金相檢查、射線檢查，均滿足產品要 求，我公司現具備電子束焊接設備對上述零件的焊接 能力。

③目前已完成散熱器的電子束焊接，并進行生產 試驗，完成特殊過程確認，已證明我公司設備具有對上 述零件的焊接加工能力，電子束焊接設備可以投入使用。 后續將持續摸索出不同的焊接參數對焊縫的影 響，為設計提供生產參考，為工藝優化提供技術基礎。

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