张友寿
徐云生 伏晓国 申 亮 裴秋生 徐 芳 黄文莉 铍的焊接研究已进行了较长的时间,已经探索出切实可行的焊接方法与工艺,但由于铍材料的特殊性和焊接工艺的复杂性,对铍在焊接后形成的焊接组织和缺陷难于预测。根据铍的电子束焊接工艺(钎接焊焊接参数为40~60kV- 8~13mA- 400~500mm /min,分别使用了0.3和0.4mm厚的纯铝或铝-硅填料)。计算得出:使用0.3mm厚的填充材料,焊缝中的铝含量为37.2%;使用0.4mm厚的填料,铍焊缝中铝含量为44.4%。在铍的焊接组织分析中,重点讨论了纯铝和
Al-12%Si作填充料时,焊接组织的变化关系以及随焊接工艺演变的规律。从焊后形成的显微组织特征来看,两者存在着明显差异。利用Be-Al、Be-Si、Al-Si等二元合金相图对铍的焊接组织形成的冶金过程进行了分析。对铍的焊接缺陷分工艺缺陷和冶金缺陷两部分进行了统计分析。在焊接工艺对缺陷形成的影响部分,讨论了焊接件由于装夹不当引起的焊接缺陷,电子束摆动形成的焊接缺陷和电子束存在对中偏差形成的缺陷。并根据显微检验结果,得出了焊接对中偏离的最大值,应在今后的焊接中引起注意。
对铍焊接的冶金缺陷,分焊接收缩、氧及其危害、焊接裂纹等三个方面,讨论了焊接缺陷形成的原因:
(1)钎接焊由焊缝的熔化区和钎料填隙区组成,在两者的过渡区(即熔化区的根部区域),存在不同程度不同形状的收缩(与焊接工艺有关)。分析认为,如果钎料对铍母材润湿效果差,可形成长形的张开形缩孔。如果钎料对铍母材润湿效果好,则可形成近似圆形的缩孔。(2)讨论了氧对焊缝的危害作用。试验中还用XPS(X射线光电子能谱仪)对铍焊缝中氧化物的阶态进行了测定,结果表明,铍焊缝中含有BeO、Al2O3,同时还有Si2P3/2(103.7eV)和游离氧O1S(534eV)峰等。此外,对焊缝中氧的来源进行了讨论。(3)铍的焊接性差,产生焊接裂纹是铍焊接中出现废品的主要原因。为了防止焊接开裂,焊接工艺人员采取了使用填料、焊接预热、严格控制焊接过程中铍与填充材料的氧化、防止焊件应力集中和适当的焊接约束等,这些措施为铍的成功焊接提供了有效技术途径,即使这样,焊接裂纹在某些焊件中还是难以避免,只不过是出现的几率大小而已。还分析了铍在焊接过程中裂纹形成的原因。