大尺寸薄壁铍片与铝合金环的焊接方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010119014.0 (22)申请日 2020.02.26 (71)申请人 中国工程物理研究院材料研究所 地址 621700 四川省绵阳市江油市华丰新 村9号 (72)发明人 李盛和吕学超窦作勇罗学健 杨龙张志强郭兴根殷雪峰 王晶 (74)专利代理机构 成都九鼎天元知识产权代理 有限公司 51214 代理人 蒋仕平孙杰 (51)Int.Cl. B23K 15/04(2006.01) B23K 15/00(2006.01) (54)发明名称 一种大尺寸薄壁铍片与铝合金环的焊。

2、接方 法 (57)摘要 本发明公开了一种大尺寸薄壁铍片与铝合 金环的焊接方法， 属于铍片与铝合金环的焊接方 法技术领域。 本发明的一种大尺寸薄壁铍片与铝 合金环的焊接方法， 包括以下步骤： 定位焊装夹 步骤： 将铍片贴合的嵌套于铝合金环内， 采用定 位钳将铍片与铝合金环装夹于转盘上； 定位焊步 骤： 通过真空电子束焊接方式对铍片与铝合金环 进行对称的定位焊， 形成定位焊组件； 满焊装夹 步骤： 拆卸下定位钳， 采用定位环将定位焊组件 的铝合金环装夹于转盘上； 满焊步骤： 通过真空 电子束焊接方式对铍片与铝合金环进行满焊， 形 成满焊组件。 本发明能够抑制焊接过程中铍片和 铝合金环的焊接变形， 。

3、且不易产生焊接裂纹， 所 获得的焊接接头又能适应较高环境温度等严苛 环境使用要求。 权利要求书1页 说明书9页 附图4页 CN 111215741 A 2020.06.02 CN 111215741 A 1.一种大尺寸薄壁铍片与铝合金环的焊接方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 定位焊装夹步骤： 将铍片(1)嵌套于铝合金环(2)内， 所述铍片(1)与铝合金环(2)相贴 合， 采用定位钳(4)将铍片与铝合金环固定装夹于转盘(3)上， 定位钳(4)的数量至少有2M 个， 且M2； 定位焊步骤： 通过真空电子束焊接方式对铍片(1)与铝合金环(2)进行对称的定位焊， 形成定位焊组件； 定位焊缝(7)的。

4、数量至少有2N段， 且N2； 满焊装夹步骤： 拆卸下定位钳(4)， 采用定位环(5)将定位焊组件的铝合金环(2)固定装 夹于转盘(3)上； 满焊步骤： 通过真空电子束焊接方式对铍片(1)与铝合金环(2)进行满焊， 形成满焊组 件。 2.如权利要求1所述的一种大尺寸薄壁铍片与铝合金环的焊接方法， 其特征在于： 在定 位焊装夹步骤之前， 还包括清理步骤： 采用化学清理的方式对铍片(1)与铝合金环(2)的待 组焊部位进行清理。 3.如权利要求1所述的一种大尺寸薄壁铍片与铝合金环的焊接方法， 其特征在于： 在定 位焊装夹步骤与定位焊步骤之间， 还包括定位焊预热步骤： 通过真空电子束散焦加热方式 对铍片。

5、(1)进行预热； 在满焊装夹步骤与满焊步骤之间， 还包括满焊预热步骤： 通过真空电 子束散焦加热方式对铍片(1)进行预热。 4.如权利要求3所述的一种大尺寸薄壁铍片与铝合金环的焊接方法， 其特征在于： 在定 位焊预热步骤、 满焊预热步骤中， 铍片(1)的预热区域距铍片(1)边缘的距离为5mm-10mm。 5.如权利要求3所述的一种大尺寸薄壁铍片与铝合金环的焊接方法， 其特征在于： 在定 位焊预热步骤、 满焊预热步骤中， 铍片(1)的预热参数为： 加速电压为100kV-150kV、 电子束 束流为1.5mA-1.8mA、 聚焦电流为2700mA-2900mA、 预热速度为8mm/s-10mm/s。

6、。 6.如权利要求1所述的一种大尺寸薄壁铍片与铝合金环的焊接方法， 其特征在于： 在定 位焊步骤中， 每段定位焊缝(7)的弧度为 /10弧度- /9弧度。 7.如权利要求1所述的一种大尺寸薄壁铍片与铝合金环的焊接方法， 其特征在于： 在定 位焊步骤中， 定位焊的焊接参数为： 加速电压为120kV-150kV、 电子束束流为1.2mA-1.5mA、 聚焦电流为2300mA-2400mA、 焊接速度为8mm/s-10mm/s。 8.如权利要求1所述的一种大尺寸薄壁铍片与铝合金环的焊接方法， 其特征在于： 在满 焊步骤中， 满焊的焊接参数为： 加速电压为120kV-150kV、 电子束束流为1.8m。

7、A-2.2mA、 聚焦 电流为2300mA-2400mA， 焊接速度为8mm/s-10mm/s。 9.如权利要求1所述的一种大尺寸薄壁铍片与铝合金环的焊接方法， 其特征在于： 在满 焊步骤之后还包括留置步骤： 焊接完毕后， 将铍片(1)与铝合金环(2)焊接形成的满焊组件 留置于真空电子焊束机的焊接室内。 10.如权利要求1-9所述的一种大尺寸薄壁铍片与铝合金环的焊接方法， 其特征在于： 在定位焊装夹步骤中， 2M个定位钳(4)呈圆周阵列分布； 或/和， 在定位焊步骤中， 2N段定位 焊缝(7)呈圆周阵列分布。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111215741 A 2 一种大尺寸薄壁铍片与铝。

8、合金环的焊接方法 技术领域 0001 本发明涉及一种大尺寸薄壁铍片与铝合金环的焊接方法， 属于铍片与铝合金环的 焊接方法技术领域。 背景技术 0002 铍材具有低密度、 高比强度、 高比刚度、 热中子吸收率小等特点， 在航空、 航天、 仪 表、 核工业等领域得到了广泛的应用。 这些应用会涉及到铍材与其它材料的焊接。 但铍的塑 性很差， 其延伸率仅为3左右， 是目前最难焊接的材料之一， 在焊接过程中易产生焊接变 形和裂纹等问题。 当铍工件的直径较大而厚度较小时， 在焊接时若不对工件的变形加以控 制， 其变形将尤为严重， 甚至使工件产生裂纹而破坏， 可以预见， 将大尺寸薄壁铍片与其它 材料焊接将更。

9、为困难。 0003 冷邦义等人( 稀有金属材料与工程 ， 2008)采用AgCu28合金作为过渡层材料， 采 用热等静压(HIP)方法进行了Be与CLAM钢(中国低活化马氏体钢)的扩散连接， 该类扩散连 接工艺需要对焊接结构整体进行高温加热， 难以满足一些热敏产品部件的要求。 张鹏程等 人( 稀有金属 ， 2001)采用感应钎焊技术制备了铍与HR-1不锈钢的连接接头， 焊接前先在 HR-1上用离子镀方法镀0.25mm厚的纯铝作为过渡层， 使用铅基低熔点钎料进行钎焊， 该类 钎焊方法获得的连接接头难以满足使用环境温度大于200的严苛环境使用要求。 李盛和 等人( 原子能科学技术 ， 2008)发。

10、表的文献 铍/铝镁合金YAG激光焊接工艺及微观组织分 析 ， 利用YAG激光焊接了铍/铝镁合金环,探索出合理的焊接工艺参数,但所获得的焊接接 头为热传导焊， 焊缝熔深较浅， 为0.2mm， 且焊接试件为厚壁管状部件， 由于焊缝熔深较小， 力学性能有待进一步提升。 0004 上述针对铍的焊接方法的焊前处理工艺复杂， 所得焊接接头的应用范围受到限 制， 不太适用于大尺寸薄壁铍片与铝合金环之间的组焊； 因此亟需设计一种大尺寸薄壁铍 片与铝合金环的焊接方法， 既易于操作， 又能控制其变形、 不产生焊接裂纹， 且焊接接头的 熔深较大， 还能适应较高环境温度下使用的焊接方法显得尤为重要。 发明内容 000。

11、5 本发明的发明目的在于： 针对上述存在的问题， 提供一种大尺寸薄壁铍片与铝合 金环的焊接方法。 0006 本发明采用的技术方案如下： 0007 一种大尺寸薄壁铍片与铝合金环的焊接方法， 包括以下步骤： 0008 定位焊装夹步骤： 将铍片嵌套于铝合金环内， 所述铍片与铝合金环相贴合， 采用定 位钳将铍片与铝合金环固定装夹于转盘上， 定位钳的数量至少有2M个， 且M2； 0009 定位焊步骤： 通过真空电子束焊接方式对铍片与铝合金环进行对称的定位焊， 形 成定位焊组件； 定位焊缝的数量至少有2N段， 且N2； 0010 满焊装夹步骤： 拆卸下定位钳， 采用定位环将定位焊组件的铝合金环固定装夹于 。

12、说明书 1/9 页 3 CN 111215741 A 3 转盘上； 0011 满焊步骤： 通过真空电子束焊接方式对铍片与铝合金环进行满焊， 形成满焊组件。 0012 采用本发明的一种大尺寸薄壁铍片与铝合金环的焊接方法时， 通过定位焊装夹步 骤， 使铍片与铝合金环被定位钳固定装夹于转盘上， 以使在进行定位焊步骤时， 抑制定位焊 过程中铍片与铝合金环的焊接变形， 铍片与铝合金环之间通过定位焊缝相连， 形成一体结 构的定位焊组件； 再通过满焊装夹步骤， 使定位焊组件的铝合金环固定装夹于转盘上， 定位 环直接作用于铝合金环的外缘附近(不直接作用于铍片上)， 而铍片与铝合金环通过定位焊 缝连接， 以使在。

13、进行满焊步骤时， 抑制满焊过程中铍片与铝合金环的焊接变形， 铍片与铝合 金环之间通过满焊缝形成一体结构的满焊组件。 本发明中， 在定位焊步骤中， 通过真空电子 束焊接方式对铍片与铝合金环进行对称的定位焊， 形成定位焊组件； 定位焊缝的数量至少 有2N段， 且N2。 能够有效的降低定位焊过程中铍片与铝合金环的焊接变形。 通过对称的定 位焊， 能够有效减少焊接过程中铍片与铝合金环的焊接变形， 形成的定位焊缝呈两两对称 关系； 优选的， 定位钳也是呈两两对称关系。 对称的定位焊形成了成对对称的定位焊缝， 每 对定位焊缝中的段定位焊缝是呈对称关系的。 具体的， 进行对称的定位焊时， 是一对一对进 行施。

14、焊的； 例如， 定位焊缝的数量有6段(即3对)， 先对称的施焊第一对定位焊缝， 再对称的 施焊第二对定位焊缝， 最后对称的施焊第三对定位焊缝。 本发明中， 铍片与铝合金环相贴合 (两者之间无间隙)， 定位焊/满焊时， 采用自熔焊的方式， 无需填丝。 0013 进一步的， 在定位焊装夹步骤之前， 还包括清理步骤： 采用化学清理的方式对铍片 与铝合金环的待组焊部位进行清理。 使之表面清洁。 通过清理步骤， 清理掉铍片与铝合金环 待焊表面的油污和氧化膜等杂质， 确保焊接可靠。 例如进行清理步骤时， 先采用酸洗， 再采 用丙酮/酒精擦洗。 当然， 如果防护条件许可(由于铍的剧毒)， 也可以采用机械清理。

15、的方式 对铍片与铝合金环的待焊部位进行清理。 铍(Beryllium)是一种灰白色的碱土金属， 原子序 数为4， 元素符号Be。 铍及其化合物都有剧毒， 因此， 化学清理是优选的清理方式。 0014 进一步的， 在定位焊装夹步骤与定位焊步骤之间， 还包括定位焊预热步骤： 通过真 空电子束散焦加热方式对铍片进行预热； 在满焊装夹步骤与满焊步骤之间， 还包括满焊预 热步骤： 通过真空电子束散焦加热方式对铍片进行预热。 通过对铍片的预热， 能够减缓铍片 的冷却速度， 降低焊接应力， 减小焊接变形， 防止产生焊接裂纹。 由于铝合金环的热膨胀系 数远大于铍片， 如果同时对铝合金环与铍片进行预热， 铝合金。

16、环将向四周膨胀， 而处于铝环 内的铍片的膨胀量较小， 从而造成铍片与铝合金的贴合界面处产生挤压变形而错位， 导致 焊接无法实施。 通过真空电子束散焦加热方式， 优选的在离焊接位置一定距离对铍片进行 预热， 可使铍片升至较高温度， 从而改善铍的焊接性能。 由于铝合金环没有被直接加热， 其 变形较小， 避免了贴合界面处的错位。 紧接着进行定位焊步骤/满焊步骤， 可获得较好的焊 接质量。 需要注意的是， 在进行铍片的真空电子束散焦加热时， 应避免/禁止铍片的熔化。 0015 可供选择的， 在定位焊预热步骤、 满焊预热步骤中， 铍片的预热区域距铍片边缘的 距离为5mm-10mm。 0016 可供选择的。

17、， 在定位焊预热步骤、 满焊预热步骤中， 铍片的预热参数为： 加速电压 为100kV-150kV、 电子束束流为1.5mA-1.8mA、 聚焦电流为2700mA-2900mA、 预热速度为8mm/ s-10mm/s。 0017 可供选择的， 在定位焊预热步骤、 满焊预热步骤中， 铍片的预热温度为80-200 说明书 2/9 页 4 CN 111215741 A 4 ， 预热时间为5min-15min。 0018 优选的， 在定位焊步骤中， 每段定位焊缝的弧度为 /10弧度- /9弧度。 0019 可供选择的， 在定位焊步骤中， 定位焊的焊接参数为： 加速电压为120kV-150kV、 电 子束。

18、束流为1.2mA-1.5mA、 聚焦电流为2300mA-2400mA、 焊接速度为8mm/s-10mm/s。 0020 可供选择的， 在满焊步骤中， 满焊的焊接参数为： 加速电压为120kV-150kV、 电子束 束流为1.8mA-2.2mA、 聚焦电流为2300mA-2400mA， 焊接速度为8mm/s-10mm/s。 0021 进一步的， 在满焊步骤之后还包括留置步骤： 焊接完毕后， 将铍片与铝合金环焊接 形成的满焊组件留置于真空电子焊束机的焊接室内。 满焊组件留置(静置)在真空电子焊束 机的焊接室内， 使满焊组件处于真空环境中， 焊接接头能够缓慢冷却， 减小焊接残余应力， 避免出现焊接裂。

19、纹。 优选的， 在留置步骤中， 留置时间为5min-15min。 0022 优选的， 在定位焊装夹步骤中， 2M个定位钳呈圆周阵列分布； 或/和， 在定位焊步骤 中， 2N段定位焊缝呈圆周阵列分布。 采用本设计时， 定位钳呈两两对称关系的圆周阵列分布 形式， 定位焊缝呈两两对称关系的圆周阵列分布形式， 能够进一步的避免焊接变形产生。 优 选的， MN， 定位钳与定位焊缝之间相间分布， 2M个定位钳与2N定位焊缝同时组成圆周阵列 分布的分布形式。 使得铍片与铝合金环在焊接过程中能够受力均匀， 有效的避免焊接变形 的产生。 0023 基于上述技术特征组合设计， 所述铍片呈圆形， 所述铝合金环呈圆环。

20、形， 铍片嵌套 于铝合金环内， 铍片的外周壁与铝合金环的内壁贴合， 两者的贴合界面完全贴合， 无间隙。 铝合金环的材质为铝硅合金， 也可以是其他类型的铝合金。 本发明中， 铍片的壁厚较薄， 平 面尺寸较大， 如铍片的直径为90mm-200mm， 厚度为1.2mm-1.5mm， 铍片的直径与厚度的比值 较大， 焊接容易产生变形。 采用本发明的方法时， 能够抑制焊接过程中铍片和铝合金环的焊 接变形及焊缝开裂， 保证了焊接质量， 提高了焊接的质量稳定性 0024 综上所述， 由于采用了上述技术方案， 本发明的有益效果是： 0025 本发明的一种大尺寸薄壁铍片与铝合金环的焊接方法， 能够抑制焊接过程中。

21、铍片 和铝合金环的焊接变形， 保证了焊接质量， 提高了焊接质量的稳定性。 能够避免焊接变形且 不易产生焊接裂纹， 所获得的焊接接头又能适应较高环境温度等严苛环境使用要求。 具体 的， 通过定位焊装夹步骤， 使铍片与铝合金环被定位钳固定装夹于转盘上， 以使在进行定位 焊步骤时， 抑制定位焊过程中铍片与铝合金环的焊接变形， 铍片与铝合金环之间通过定位 焊缝相连， 形成一体结构的定位焊组件； 再通过满焊装夹步骤， 使定位焊组件的铝合金环固 定装夹于转盘上， 定位环直接作用于铝合金环的外缘附近(不直接作用于铍片上)， 而铍片 与铝合金环通过定位焊缝连接， 以使在进行满焊步骤时， 抑制满焊过程中铍片与铝。

22、合金环 的焊接变形， 铍片与铝合金环之间通过满焊缝形成一体结构的满焊组件。 定位焊步骤的设 计， 能够有效的降低定位焊过程中铍片与铝合金环的焊接变形。 通过对称的定位焊， 能够有 效减少焊接过程中铍片与铝合金环的焊接变形， 形成的定位焊缝呈两两对称关系。 结合预 热步骤(定位焊预热步骤、 满焊预热步骤)的设计时， 只需对铍片局部加热， 又能避免焊接变 形且不易产生焊接裂纹， 所获得的焊接接头又能适应较高环境温度等严苛环境使用要求。 附图说明 0026 本发明将通过例子并参照附图的方式说明， 其中： 说明书 3/9 页 5 CN 111215741 A 5 0027 图1是通过本发明的定位焊装夹。

23、步骤后的焊接工装与工件的剖视图； 0028 图2是通过本发明的定位焊步骤后的俯视示意图； 0029 图3是通过本发明的满焊装夹步骤后的焊接工装与工件的剖视图； 0030 图4是通过本发明的满焊步骤后的俯视示意图。 0031 图中标记： 1-铍片、 2-铝合金环、 3-转盘、 31-转柄、 4-定位钳、 41-C形钳、 42-螺杆、 5-定位环、 6-预热区域、 7-定位焊缝、 8-满焊缝。 具体实施方式 0032 本说明书中公开的所有特征， 或公开的所有方法或过程中的步骤， 除了互相排斥 的特征和/或步骤以外， 均可以以任何方式组合。 0033 本说明书中公开的任一特征， 除非特别叙述， 均可。

24、被其他等效或具有类似目的的 替代特征加以替换。 即， 除非特别叙述， 每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子 而已。 0034 如图1至图4所示， 本实施例的一种大尺寸薄壁铍片与铝合金环的焊接方法， 包括 以下步骤： 0035 定位焊装夹步骤： 将铍片1嵌套于铝合金环2内， 所述铍片1与铝合金环2相贴合， 采 用定位钳4将铍片与铝合金环固定装夹于转盘3上， 定位钳4的数量至少有2M个， 且M2， 如 图1、 图2所示； 0036 定位焊步骤： 通过真空电子束焊接方式对铍片1与铝合金环2进行对称的定位焊， 形成定位焊组件； 定位焊缝7的数量至少有2N段， 且N2， 如图2所示； 0037 。

25、满焊装夹步骤： 拆卸下定位钳4， 采用定位环5将定位焊组件的铝合金环2固定装夹 于转盘3上， 如图3、 图4所示； 0038 满焊步骤： 通过真空电子束焊接方式对铍片1与铝合金环2进行满焊， 形成满焊组 件， 如图4所示。 0039 采用本发明的一种大尺寸薄壁铍片与铝合金环的焊接方法时， 通过定位焊装夹步 骤， 使铍片1与铝合金环2被定位钳固定装夹于转盘3上， 以使在进行定位焊步骤时， 抑制定 位焊过程中铍片与铝合金环的焊接变形， 铍片1与铝合金环2之间通过定位焊缝7相连， 形成 一体结构的定位焊组件； 再通过满焊装夹步骤， 使定位焊组件的铝合金环2固定装夹于转盘 3上， 定位环5直接作用于铝。

26、合金环2的外缘附近(不直接作用于铍片1上)， 而铍片1与铝合金 环2通过了定位焊缝7连接， 以使在进行满焊步骤时， 抑制满焊过程中铍片与铝合金环的焊 接变形， 铍片1与铝合金环2之间通过满焊缝8形成一体结构的满焊组件。 本发明中， 在定位 焊步骤中， 通过真空电子束焊接方式对铍片1与铝合金环2进行对称的定位焊， 形成定位焊 组件； 定位焊缝7的数量至少有2N段， 且N2。 能够有效的降低定位焊过程中铍片与铝合金 环的焊接变形。 通过对称的定位焊， 能够有效减少焊接过程中铍片与铝合金环的焊接变形， 形成的定位焊缝7呈两两对称关系； 优选的， 定位钳4也是呈两两对称关系。 对称的定位焊形 成了成对。

27、对称的定位焊缝7， 每对定位焊缝7中的2段定位焊缝7是呈对称关系的。 具体的， 进 行对称的定位焊时， 是一对一对进行施焊的； 例如， 如图2所示， 定位焊缝7的数量有6段(即3 对)， 先对称的施焊第一对定位焊缝71、 72， 再对称的施焊第二对定位焊缝73、 74， 最后对称 的施焊第三对定位焊缝75、 76。 本发明中， 铍片1与铝合金环2相贴合(两者之间无间隙)， 定 说明书 4/9 页 6 CN 111215741 A 6 位焊/满焊时， 采用自熔焊的方式， 无需填丝。 0040 进一步的， 在定位焊装夹步骤之前， 还包括清理步骤： 采用化学清理的方式对铍片 1与铝合金环2的待组焊部。

28、位进行清理。 使之表面清洁。 通过清理步骤， 清理掉铍片与铝合金 环待焊表面的油污和氧化膜等杂质， 确保焊接可靠。 例如进行清理步骤时， 先采用酸洗， 再 采用丙酮/酒精擦洗。 当然， 如果防护条件许可(由于铍的剧毒)， 也可以采用机械清理的方 式对铍片与铝合金环的待焊部位进行清理。 铍(Beryllium)是一种灰白色的碱土金属， 原子 序数为4， 元素符号Be。 铍及其化合物都有剧毒， 因此， 化学清理是优选的清理方式。 0041 进一步的， 如图1所示， 在定位焊装夹步骤中， 所述定位钳4包括C形钳41， 以及旋合 于所述C形钳41上用于使铍片、 铝合金环装夹于转盘上的螺柱42。 具体的。

29、， 使用时， 螺柱42旋 合于C形钳41上部， C形钳41下部卡在转盘边缘底部， C形钳41上部悬空在转盘边缘上方， 通 过向下旋动螺柱42可使得使铍片1、 铝合金环2固定装夹于转盘3上， 明显的螺柱42是同时作 用于铍片1、 铝合金环2上的。 在满焊装夹步骤时， 通过向上旋动螺柱42可使定位钳4被拆卸 掉， 然后旋合上定位环5， 使定位环5将定位焊组件的铝合金环2固定装夹于转盘3上。 0042 进一步的， 在定位焊装夹步骤与定位焊步骤之间， 还包括定位焊预热步骤： 通过真 空电子束散焦加热方式对铍片1进行预热； 在满焊装夹步骤与满焊步骤之间， 还包括满焊预 热步骤： 通过真空电子束散焦加热方。

30、式对铍片1进行预热。 通过对铍片1的预热， 能够减缓铍 片1的冷却速度， 降低焊接应力， 减小焊接变形， 防止产生焊接裂纹。 由于铝合金环的热膨胀 系数远大于铍片， 如果同时对铝合金环与铍片进行预热， 铝合金环将向四周膨胀， 而处于铝 环内的铍片的膨胀量较小， 从而造成铍片与铝合金的贴合界面处产生挤压变形而错位， 导 致焊接无法实施。 通过真空电子束散焦加热方式， 优选的在离焊接位置一定距离对铍片进 行预热， 可使铍片升至较高温度， 从而改善铍的焊接性能。 由于铝合金环没有被直接加热， 其变形较小， 避免了贴合界面处的错位。 紧接着进行定位焊步骤/满焊步骤， 可获得较好的 焊接质量。 需要注意。

31、的是， 在进行铍片的真空电子束散焦加热时， 应避免/禁止铍片的熔化。 0043 可供选择的， 在定位焊预热步骤、 满焊预热步骤中， 铍片1的预热区域6距铍片1边 缘的距离为5mm-10mm。 0044 可供选择的， 在定位焊预热步骤、 满焊预热步骤中， 铍片1的预热参数为： 加速电压 为100kV-150kV、 电子束束流为1.5mA-1.8mA、 聚焦电流为2700mA-2900mA、 预热速度为8mm/ s-10mm/s。 0045 可供选择的， 在定位焊预热步骤、 满焊预热步骤中， 铍片1的预热温度为80-200 ， 预热时间为5min-15min。 0046 优选的， 在定位焊步骤中，。

32、 每段定位焊缝7的弧度为 /10弧度- /9弧度。 0047 可供选择的， 在定位焊步骤中， 定位焊的焊接参数为： 加速电压为120kV-150kV、 电 子束束流为1.2mA-1.5mA、 聚焦电流为2300mA-2400mA、 焊接速度为8mm/s-10mm/s。 0048 进一步的， 在满焊装夹步骤中， 所述定位环5采用导热性能优异的导热材料制成。 有利于熔池的散热， 减小焊缝附近的温度梯度， 从而进一步的减小焊接变形。 可供选的， 所 述定位环5采用LF6铝镁合金、 铜或铜合金制成。 0049 可供选择的， 在满焊步骤中， 满焊的焊接参数为： 加速电压为120kV-150kV、 电子束。

33、 束流为1.8mA-2.2mA、 聚焦电流为2300mA-2400mA， 焊接速度为8mm/s-10mm/s。 0050 进一步的， 在满焊步骤之后还包括留置步骤： 焊接完毕后， 将铍片1与铝合金环2焊 说明书 5/9 页 7 CN 111215741 A 7 接形成的满焊组件留置于真空电子焊束机的焊接室内。 满焊组件留置(静置)在真空电子焊 束机的焊接室内， 使满焊组件处于真空环境中， 焊接接头能够缓慢冷却， 减小焊接残余应 力， 避免出现焊接裂纹。 优选的， 在留置步骤中， 留置时间为5min-15min。 0051 优选的， 在定位焊装夹步骤中， 2M个定位钳4呈圆周阵列分布； 或/和，。

34、 在定位焊步 骤中， 2N段定位焊缝7呈圆周阵列分布。 采用本设计时， 定位钳4呈两两对称关系的圆周阵列 分布形式， 定位焊缝7呈两两对称关系的圆周阵列分布形式， 能够进一步的避免焊接变形产 生。 优选的， MN， 定位钳4与定位焊缝7之间相间分布， 2M个定位钳4与2N定位焊缝7同时组 成圆周阵列分布的分布形式。 例如， MN6， 定位钳4的数量有6个， 定位焊缝7的数量有6 段， 6个定位钳4与6段定位焊缝7同时组成圆周阵列分布的分布形式， 如图2所示。 当然， M、 N 也可以为4、 8、 10等大于等于4的偶数。 使得铍片1与铝合金环2在焊接过程中能够受力均匀， 有效的避免焊接变形的产。

35、生。 0052 基于上述技术特征组合设计， 如图1至图4所示， 所述铍片1呈圆形， 所述铝合金环2 呈圆环形， 铍片嵌套于铝合金环2内， 铍片的外周壁与铝合金环的内壁贴合， 两者的贴合界 面完全贴合， 无间隙。 铍片1的直径为90mm-200mm， 厚度为1.2mm-1.5mm， 铝合金环2的环宽为 4mm-5mm， 铝合金环2的内径等于铍片1的直径。 铝合金环的材质为铝硅合金， 当然也可以是 其他类型的铝合金。 本发明中， 采用了真空电子焊束机对铍片1与铝合金环2进行预热和焊 接作业， 即预热步骤(定位焊预热步骤、 满焊预热步骤)、 定位焊步骤以及满焊步骤都是在真 空电子焊束机内(具体的是在。

36、真空电子焊束机的焊接室内)进行的， 进行定位焊预热步骤、 满焊预热步骤时(采用真空电子束散焦加热方式)， 电子束的光斑直径约为5mm-6mm， 进行定 位焊步骤、 满焊步骤时(真空真空电子束焊接方式)， 电子束的光斑直径约为0.5mm-0.6mm。 转盘3的顶部具有安装槽， 以便于定位装夹铍片1与铝合金环2。 转盘3的底部具有转柄31， 使 用时， 转盘3的转柄31装夹于真空电子焊束机焊接室内的转台上， 通过真空电子焊束机控制 转盘3旋转使得待施焊的铍片1与铝合金环2旋转， 来进行两者的预热和焊接作业， 通过工件 转速变化(铍片1与铝合金环2的转速， 或者称为扫描速度)调整预热速度或焊接速度。。

37、 下面 以更加具体的实施例来说明本发明。 本发明采用了焊接工装， 即转盘3(其底部具有转柄 31)、 定位钳4(其包括C形钳41和螺柱42)以及定位环5； 在进行定位焊装夹步骤时， 采用了转 盘3和定位钳4来实现了铍片1与铝合金环2的定位固定装夹动作； 在进行满焊装夹步骤时， 采用了转盘3和定位环5来实现了定位焊组件的铝合金环2的定位固定装夹动作。 0053 实施例1 0054 在实施例1中， 铍片1的规格为90mm1.2mm， 铝合金环2的内径为90mm， 环宽为 4mm。 0055 实施例1的一种大尺寸薄壁铍片与铝合金环的焊接方法， 包括以下步骤： 0056 S1、 清理步骤： 采用酸洗、。

38、 丙酮/酒精擦洗清理铍片1与铝合金环2的待组焊部位， 使 之表面清洁； 0057 S2、 定位焊装夹步骤： 将铍片1嵌套于铝合金环2内， 所述铍片1与铝合金环2相贴 合， 采用定位钳4将铍片与铝合金环固定装夹于转盘3上， 定位钳4的数量有4个， 且呈圆周阵 列分布； 0058 S3、 定位焊预热步骤： 通过真空电子束散焦加热方式对铍片1进行预热； 铍片1的预 热区域距铍片1边缘的距离为5mm； 铍片1的预热参数为： 加速电压为100kV、 电子束束流为 说明书 6/9 页 8 CN 111215741 A 8 1.5mA、 聚焦电流为2700mA、 预热速度为10mm/s； 铍片1的预热温度为。

39、80， 预热时间为5min； 0059 S4、 定位焊步骤： 通过真空电子束焊接方式对铍片1与铝合金环2进行对称的定位 焊， 形成定位焊组件； 定位焊缝7的数量有4段(2对)， 且呈圆周阵列分布； 每段定位焊缝7的 弧度为 /9弧度； 定位焊的焊接参数为： 加速电压为120kV、 电子束束流为1.2mA、 聚焦电流为 2300mA、 焊接速度为10mm/s； 0060 S5、 满焊装夹步骤： 拆卸下定位钳4， 采用定位环5将定位焊组件的铝合金环2固定 装夹于转盘3上； 0061 S6、 满焊预热步骤： 通过真空电子束散焦加热方式对铍片1进行预热； 铍片1的预热 区域距铍片1边缘的距离为5mm；。

40、 铍片1的预热参数为： 加速电压为100kV、 电子束束流为 1.5mA、 聚焦电流为2700mA、 预热速度为10mm/s； 铍片1的预热温度为80， 预热时间为5min； 0062 S7、 满焊步骤： 通过真空电子束焊接方式对铍片1与铝合金环2进行满焊， 形成满焊 组件； 满焊的焊接参数为： 加速电压为120kV、 电子束束流为1.8mA、 聚焦电流为2300mA， 焊接 速度为10mm/s； 0063 S8、 留置步骤： 焊接完毕后， 将铍片1与铝合金环2焊接形成的满焊组件留置于真空 电子焊束机的焊接室内； 留置时间为5min。 0064 实施例2 0065 在实施例2中， 铍片1的规格。

41、为180mm1.4mm， 铝合金环2的内径为180mm， 环宽 为4.5mm。 0066 实施例2的一种大尺寸薄壁铍片与铝合金环的焊接方法， 包括以下步骤： 0067 S1、 清理步骤： 采用酸洗、 丙酮/酒精擦洗清理铍片1与铝合金环2的待组焊部位， 使 之表面清洁； 0068 S2、 定位焊装夹步骤： 将铍片1嵌套于铝合金环2内， 所述铍片1与铝合金环2相贴 合， 采用定位钳4将铍片与铝合金环固定装夹于转盘3上， 定位钳4的数量有6个， 且呈圆周阵 列分布； 0069 S3、 定位焊预热步骤： 通过真空电子束散焦加热方式对铍片1进行预热； 铍片1的预 热区域距铍片1边缘的距离为8mm； 铍片。

42、1的预热参数为： 加速电压为120kV、 电子束束流为 1.7mA、 聚焦电流为2800mA、 预热速度为9mm/s； 铍片1的预热温度为150， 预热时间为 10min； 0070 S4、 定位焊步骤： 通过真空电子束焊接方式对铍片1与铝合金环2进行对称的定位 焊， 形成定位焊组件； 定位焊缝7的数量有6段(3对)， 且呈圆周阵列分布； 每段定位焊缝7的 弧度为 /10弧度； 定位焊的焊接参数为： 加速电压为140kV、 电子束束流为1.4mA、 聚焦电流 为2350mA、 焊接速度为9mm/s； 0071 S5、 满焊装夹步骤： 拆卸下定位钳4， 采用定位环5将定位焊组件的铝合金环2固定 。

43、装夹于转盘3上； 0072 S6、 满焊预热步骤： 通过真空电子束散焦加热方式对铍片1进行预热； 铍片1的预热 区域距铍片1边缘的距离为8mm； 铍片1的预热参数为： 加速电压为140kV、 电子束束流为 1.7mA、 聚焦电流为2800mA、 预热速度为9mm/s； 铍片1的预热温度为150， 预热时间为 10min； 0073 S7、 满焊步骤： 通过真空电子束焊接方式对铍片1与铝合金环2进行满焊， 形成满焊 说明书 7/9 页 9 CN 111215741 A 9 组件； 满焊的焊接参数为： 满焊的焊接参数为： 加速电压为140kV、 电子束束流为2.0mA、 聚焦 电流为2350mA，。

44、 焊接速度为9mm/s； 0074 S8、 留置步骤： 焊接完毕后， 将铍片1与铝合金环2焊接形成的满焊组件留置于真空 电子焊束机的焊接室内； 留置时间为10min。 0075 实施例3 0076 在实施例3中， 铍片1的规格为200mm1.5mm， 铝合金环2的内径为200mm， 环宽 为5mm。 0077 实施例3的一种大尺寸薄壁铍片与铝合金环的焊接方法， 包括以下步骤： 0078 S1、 清理步骤： 采用酸洗、 丙酮/酒精擦洗清理铍片1与铝合金环2的待组焊部位， 使 之表面清洁； 0079 S2、 定位焊装夹步骤： 将铍片1嵌套于铝合金环2内， 所述铍片1与铝合金环2相贴 合， 采用定位。

45、钳4将铍片与铝合金环固定装夹于转盘3上， 定位钳4的数量有6个， 且呈圆周阵 列分布； 0080 S3、 定位焊预热步骤： 通过真空电子束散焦加热方式对铍片1进行预热； 铍片1的预 热区域距铍片1边缘的距离为10mm； 铍片1的预热参数为： 加速电压为50kV、 电子束束流为 1.8mA、 聚焦电流为2900mA、 预热速度为8mm/s； 铍片1的预热温度为200， 预热时间为 15min； 0081 S4、 定位焊步骤： 通过真空电子束焊接方式对铍片1与铝合金环2进行对称的定位 焊， 形成定位焊组件； 定位焊缝7的数量有6段(3对)， 且呈圆周阵列分布； 每段定位焊缝7的 弧度为 /10弧度。

46、； 定位焊的焊接参数为： 加速电压为150kV、 电子束束流为1.5mA、 聚焦电流 为2400mA、 焊接速度为8mm/s； 0082 S5、 满焊装夹步骤： 拆卸下定位钳4， 采用定位环5将定位焊组件的铝合金环2固定 装夹于转盘3上； 0083 S6、 满焊预热步骤： 通过真空电子束散焦加热方式对铍片1进行预热； 铍片1的预热 区域距铍片1边缘的距离为10mm； 铍片1的预热参数为： 加速电压为150kV、 电子束束流为 1.8mA、 聚焦电流为2900mA、 预热速度为8mm/s； 铍片1的预热温度为200， 预热时间为 15min； 0084 S7、 满焊步骤： 通过真空电子束焊接方式。

47、对铍片1与铝合金环2进行满焊， 形成满焊 组件； 满焊的焊接参数为： 满焊的焊接参数为： 加速电压为150kV、 电子束束流为2.2mA、 聚焦 电流为2400mA， 焊接速度为8mm/s； 0085 S8、 留置步骤： 焊接完毕后， 将铍片1与铝合金环2焊接形成的满焊组件留置于真空 电子焊束机的焊接室内； 留置时间为15min。 0086 实施例1至实施例3的焊接产品(即， 铍片1与铝合金环2通过满焊缝8相连形成的一 体结构的满焊组件)， 经氦质谱检漏仪检测， 焊缝的漏率为小于210-9Pam3/s， 满足要求。 0087 综上所述， 采用本发明的一种大尺寸薄壁铍片与铝合金环的焊接方法， 能。

48、够抑制 焊接过程中铍片和铝合金环的焊接变形， 保证了焊接质量， 提高了焊接质量的稳定性。 能够 避免焊接变形且不易产生焊接裂纹， 所获得的焊接接头又能适应较高环境温度等严苛环境 使用要求。 具体的， 通过定位焊装夹步骤， 使铍片与铝合金环被定位钳固定装夹于转盘上， 以使在进行定位焊步骤时， 抑制定位焊过程中铍片与铝合金环的焊接变形， 铍片与铝合金 说明书 8/9 页 10 CN 111215741 A 10 环之间通过定位焊缝相连， 形成一体结构的定位焊组件； 再通过满焊装夹步骤， 使定位焊组 件的铝合金环固定装夹于转盘上， 定位环直接作用于铝合金环的外缘附近(不直接作用于 铍片上)， 而铍片。

49、与铝合金环通过定位焊缝连接， 以使在进行满焊步骤时， 抑制满焊过程中 铍片与铝合金环的焊接变形， 铍片与铝合金环之间通过满焊缝形成一体结构的满焊组件。 定位焊步骤的设计， 能够有效的降低定位焊过程中铍片与铝合金环的焊接变形。 通过对称 的定位焊， 能够有效减少焊接过程中铍片与铝合金环的焊接变形， 形成的定位焊缝呈两两 对称关系。 结合预热步骤(定位焊预热步骤、 满焊预热步骤)的设计时， 只需对铍片局部加 热， 又能避免焊接变形且不易产生焊接裂纹， 所获得的焊接接头又能适应较高环境温度等 严苛环境使用要求。 0088 本发明并不局限于前述的具体实施方式。 本发明扩展到任何在本说明书中披露的 新特征或任何新的组合， 以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。 说明书 9/9 页 11 CN 111215741 A 11 图1 说明书附图 1/4 页 12 CN 111215741 A 12 图2 说明书附图 2/4 页 13 CN 111215741 A 13 图3 说明书附图 3/4 页 14 CN 111215741 A 14 图4 说明书附图 4/4 页 15 CN 111215741 A 15 。