浙江至德鋼業(yè)有限公司動(dòng)力艙段殼體的電子束焊接工藝流程如下：
1. 動(dòng)力艙段殼體
動(dòng)力艙段殼體是由前連接環(huán)、筒體、后連接環(huán)、4根加強(qiáng)肋和6個(gè)固定片共5種13個(gè)零件組成，為焊接構(gòu)件，其結(jié)構(gòu)如圖4-24所示。筒體與前連接環(huán)為對(duì)接焊縫，筒體與加強(qiáng)肋、固定片采用14條搭接焊縫，焊縫總長(zhǎng)約為3000mm。材質(zhì)為時(shí)效不銹鋼。
2. 時(shí)效不銹鋼焊接性分析
時(shí)效不銹鋼在固溶狀態(tài)下得到馬氏體組織，由于這是一種超低碳的馬氏體，其硬度低、塑性好，這就避免了焊接裂紋的形成，因此焊接性能良好，且焊前無需預(yù)熱，焊后也不要緩冷。但焊接時(shí)，在時(shí)效不銹鋼的熱影響區(qū)中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)軟化區(qū)域，組織結(jié)構(gòu)為馬氏體和逆轉(zhuǎn)奧氏體，即在馬氏體基體上分布彌散的奧氏體組織，而且奧氏體的數(shù)量會(huì)隨焊接熱輸入的增大而增加。由于這些奧氏體組織不能經(jīng)過隨后的時(shí)效而硬化，故表現(xiàn)出強(qiáng)度低、硬度低的特點(diǎn)。因此，時(shí)效不銹鋼在用熔焊方法焊接時(shí)必須嚴(yán)格限制熱輸人，采用電子束焊接方法最為合適。
3. 焊接技術(shù)難點(diǎn)和工藝措施
動(dòng)力艙段殼體是一個(gè)筒形薄壁焊接構(gòu)件，其剛度差、易變形、工藝性能不好。筒體是通過旋壓、碾展而成，冷作硬化現(xiàn)象十分嚴(yán)重，存在較大的內(nèi)應(yīng)力。在筒身的同一截面上平行存在8條非穿透性焊縫（搭接焊縫），筒體的兩端還要焊接兩條環(huán)形對(duì)接焊縫，焊縫總長(zhǎng)度達(dá)3000mm之多，在焊接過程中不可避免地產(chǎn)生收縮變形，可以想像在整個(gè)殼體存在著很大的內(nèi)應(yīng)力，要保證殼體圓周和長(zhǎng)軸方向的精度有一定難度。同時(shí)，對(duì)焊縫的質(zhì)量也有嚴(yán)格的要求：穿透性焊縫的對(duì)接焊縫要達(dá)到航天部標(biāo)準(zhǔn)I級(jí)焊縫；非穿透性的搭接焊縫定為航天部標(biāo)準(zhǔn)II級(jí)焊縫。為此，提出了嚴(yán)格的工藝措施，要求設(shè)計(jì)出必要的焊接夾具來保證動(dòng)力艙段殼體各零件的裝配精度和焊接。焊接夾具要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便，定位可靠，加工容易，成本較低；保證焊接過程的穩(wěn)定性、連續(xù)性和電子束的可達(dá)性、操作的可視性；精度公差范圍為焊接零件焊后尺寸精度公差范圍的1/3。焊接夾具由不銹鋼材質(zhì)制造，本身要無剩磁。一共設(shè)計(jì)出三套：前后連接環(huán)焊接夾具；加強(qiáng)肋焊接夾具；固定片焊接夾具。
采取上述措施，使這種筒形、薄壁結(jié)構(gòu)件在焊接過程所產(chǎn)生的變形量得到了較好的控制。
4. 焊接工藝
a. 焊前準(zhǔn)備
要嚴(yán)格打磨消除各焊接零部件及焊接夾具上的油污、銹蝕及氧化皮等。要把零件內(nèi)外表面用丙酮或無水酒精清洗干凈，同時(shí)要清洗焊接夾具，還要去除各零件上剩磁，使其磁感應(yīng)強(qiáng)度不大于2x10-5T。
b. 裝配精度
對(duì)接邊錯(cuò)位量≤0.1mm，接縫間隙≤0.05mm，加強(qiáng)肋和固定片與筒體之間的間隙應(yīng)控制在0.03mm之內(nèi)，達(dá)到此要求后方可裝配到焊機(jī)的焊接轉(zhuǎn)臺(tái)上，準(zhǔn)備施焊。
5. 焊接參數(shù)
分別在3лУ-K1中壓電子束焊機(jī)和ZD150-15A高壓電子束焊機(jī)上施焊，焊接參數(shù)見表4-60。
注：定位焊時(shí)，圓周方向共8個(gè)點(diǎn)，對(duì)稱定位，點(diǎn)距30mm；封焊時(shí)，焊透深度為（1/5～1/4）壁厚；焊接時(shí)工作室真空度為3×10-2Pa。
6. 焊接質(zhì)量檢驗(yàn)
所有環(huán)形焊縫外觀均勻，過渡平滑，焊縫寬窄一致，成形美觀，正面余高≤0.4mm，背面余高＋錯(cuò)位量≤0.5mm。X射線檢測(cè)結(jié)果表明，所有環(huán)形焊縫均達(dá)到了航天部標(biāo)準(zhǔn)I級(jí)的設(shè)計(jì)要求。
加強(qiáng)肋焊縫和固定片焊縫見表4-61，均達(dá)到了航天部標(biāo)準(zhǔn)II級(jí)所規(guī)定的外觀和內(nèi)部質(zhì)量要求。
隨產(chǎn)品焊接的環(huán)形焊縫接頭的試板進(jìn)行了力學(xué)性能考核，焊接接頭的強(qiáng)度不小于母材強(qiáng)度的90％，滿足設(shè)計(jì)圖樣要求。
