浙江至德鋼業(yè)有限公司動力艙段殼體的電子束焊接工藝流程如下：

1. 動力艙段殼體

  動力艙段殼體是由前連接環(huán)、筒體、后連接環(huán)、4根加強肋和6個固定片共5種13個零件組成，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)為對接焊縫，筒體與加強肋、固定片采用14條搭接焊縫，焊縫總長約為3000mm。材質(zhì)為時效不銹鋼。

2. 時效不銹鋼焊接性分析

  時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，在時效不銹鋼的熱影響區(qū)中會出現(xiàn)一個軟化區(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)過隨后的時效而硬化，故表現(xiàn)出強度低、硬度低的特點。因此，時效不銹鋼在用熔焊方法焊接時必須嚴格限制熱輸人，采用電子束焊接方法最為合適。

3. 焊接技術(shù)難點和工藝措施

  動力艙段殼體是一個筒形薄壁焊接構(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)形對接焊縫，焊縫總長度達3000mm之多，在焊接過程中不可避免地產(chǎn)生收縮變形，可以想像在整個殼體存在著很大的內(nèi)應(yīng)力，要保證殼體圓周和長軸方向的精度有一定難度。同時，對焊縫的質(zhì)量也有嚴格的要求：穿透性焊縫的對接焊縫要達到航天部標準I級焊縫；非穿透性的搭接焊縫定為航天部標準II級焊縫。為此，提出了嚴格的工藝措施，要求設(shè)計出必要的焊接夾具來保證動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)計出三套：前后連接環(huán)焊接夾具；加強肋焊接夾具；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. 焊前準備 

      要嚴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，同時要清洗焊接夾具，還要去除各零件上剩磁，使其磁感應(yīng)強度不大于2x10-5T。

  b. 裝配精度 

      對接邊錯位量≤0.1mm，接縫間隙≤0.05mm，加強肋和固定片與筒體之間的間隙應(yīng)控制在0.03mm之內(nèi)，達到此要求后方可裝配到焊機的焊接轉(zhuǎn)臺上，準備施焊。

5. 焊接參數(shù)

  分別在3лУ-K1中壓電子束焊機和ZD150-15A高壓電子束焊機上施焊，焊接參數(shù)見表4-60。

注：定位焊時，圓周方向共8個點，對稱定位，點距30mm；封焊時，焊透深度為（1/5～1/4）壁厚；焊接時工作室真空度為3×10^-2Pa。

6. 焊接質(zhì)量檢驗

  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＋錯位量≤0.5mm。X射線檢測結(jié)果表明，所有環(huán)形焊縫均達到了航天部標準I級的設(shè)計要求。

  加強肋焊縫和固定片焊縫見表4-61，均達到了航天部標準II級所規(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行了力學性能考核，焊接接頭的強度不小于母材強度的90％，滿足設(shè)計圖樣要求。