发布日期：2025-4-12 11:30:57
1、项目背景
西方国家在70年代末期研究开发出双金属锯带电 子束焊接新工艺，经过几十年的发展，电子束焊接技术 在实验室研究和工业生产中得到了广泛研究与应用， 目前已广泛应用于航空航天、汽车和电器电工仪表等 众多行业。
目前航空行业内的散热器大多为铝合金散热器、 不锈钢散热器，采用较多的焊接方式有氩弧焊、CMT焊、真空钎焊、NOCOLOK 钎焊等工艺，产品封头与壳 体的连接处环焊缝要求为一级或二级焊缝，现采用的 焊接方式为手工氩弧焊焊接。手工氩弧焊能量密度 低，周围零件吸热对焊缝质量影响大，焊接变形量大， 对焊工依赖性强，质量不稳定，产品返工率很高，难以 满足一级焊缝和二级焊缝要求。同时，随着军工技术 的不断发展，新材料新技术的应用，为了满足产品可靠 性、寿命和散热率等要求，越来越多的散热器产品采用 钛合金材料。面对钛合金材质的散热器，本单位现有 焊接方法不适用于钛合金焊接，焊接质量不稳定，产品 返工率很高，较难满足一级焊缝和二级焊缝要求。
2、设备工艺鉴定
2.1 设备简介
为满足产品焊接质量需 要 ，我公司购置一台NORMA 68/12-20型真空电子束焊机，该焊接设备由法国 TECHMEETA生产 。 它是利用高能量密度的电子束 作为热源的一种高效精密的 焊接方法（图1）。
2.2 设备工艺鉴定
首先对电子束焊机进行 工艺鉴定，分别进行最大熔 深测试、熔深及深宽比测试、 试片焊接试验。
①最大熔深测试
采用 200mm×100mm×30mm 的 0Cr18Ni9 不锈钢， 进行最大熔深测试，焊接参数如下：
大熔深能力符合要求。
②熔深及深宽比测试
采用110mm×100mm× 12mm 的 0Cr18Ni9 不锈钢 平板，焊接不同熔深的三 组（L、M、H）共 9 条焊缝， 每组焊接参数相同，焊缝 间距见图2。
焊后从焊缝中部和两端（起始端和收尾端除外）沿 横向切开进行低倍金相检验，经测量尺寸，深宽比符合GJB要求。金相检验结果见表2。
根据实验结果，该电子束焊机的设备稳定性符合 标准要求，可以进行试片的焊接试验。
3、试片测试
3.1 试片的焊接工艺方法及流程
试片电子束焊接的工艺方法及流程如图3：
其中上述焊前清理过程主要包括对试片待焊处使 用机械方法进行毛边的清除，以保证试片对接的间隙； 使用酸洗、汽油清洗、超声波清洗等方法对试片进行清 洗，焊前对焊缝处用丙酮擦拭。
试片装夹保证试片装配间隙满足以下要求（表3）：
3.2 试片的焊接及质量检验
通过对焊接之后试片的焊缝进行外观检查，射线检查。
①TA1（t1.5）材料的焊接
通过试验参数摸索，得出最优的 TA1（t1.5）板板对 接焊接参数如表4。
焊后对试片进行外观检查，焊缝表面无裂纹、烧 穿、气孔、焊瘤及夹杂物，无未焊透、未熔合、未焊满缺 陷。经射线检查，焊缝内部无气孔、夹渣，符合Ⅰ级技术 要求（图4）。
②TA1（t5）材料的焊接
通过试验参数摸索，得出最优的 TA1（t1.5）板板对 接焊接参数如表5。
焊后对试片进行外观检查，焊缝表面无裂纹、烧 穿、气孔、焊瘤及夹杂物，无未焊透、未熔合、未焊满缺 陷。经射线检查，焊缝内部无气孔、夹渣，符合Ⅰ级技术 要求（图5）。
4、产品测试
摸索适用于我公司钛合金散热器的真空电子束焊 接工艺，对产品进行外观检查、射线检查、金相检查，检查焊接质量，确定对焊接参数。
4.1 端接试片
上图端接焊接试片和壳体焊接试片处的端接焊缝 采用电子束焊接，其工艺参数如表6所示。
根据焊缝的外观检查和金相检查结果，电子束焊 接接头缺陷质量分级满足GJB技术要求，我公司电子 束焊接设备对该零件的焊接熔深为（2.8～3.7）mm，焊 缝熔深满足外协协议要求（熔深2.5～5mm）。
4.2 壳体
对壳体进行电子束焊接，焊后进行机加工，通过射线 检查，焊接接头缺陷质量分级满足GJB技术要求（表7）。
5、结语
①通过鉴定，该设备焊接符合 GJB 1718A-2015 要 求的试片，焊接质量稳定。
②通过对壳体、子散热体等进行电子束焊接试验， 对焊缝质量进行金相检查、射线检查，均满足产品要 求，我公司现具备电子束焊接设备对上述零件的焊接 能力。
③目前已完成散热器的电子束焊接，并进行生产 试验，完成特殊过程确认，已证明我公司设备具有对上 述零件的焊接加工能力，电子束焊接设备可以投入使用。 后续将持续摸索出不同的焊接参数对焊缝的影 响，为设计提供生产参考，为工艺优化提供技术基础。
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