用于叠状工件的电子束焊机及焊接方法.pdf

用于叠状工件的电子束焊机及焊接方法
    本发明涉及的是一种焊机及焊接方法，尤其是一种用于叠状工件的电子束焊机及焊接方法。属于成型技术中焊接设备及方法类领域。

    用于叠状工件的电子束焊接方法，如果考虑工件上的几种直径的穿透型电子束焊接，一般采用工件穿入面和穿出面，即工件正面和背面的焊缝都是全封闭状态，这可能导致较严重的工件变形，尤其是对精度要求较高的零件，焊后工件的形位公差往往很难得到保证。该种零部件也可采用非真空电子束焊接，但是非真空电子束焊接时，必须具有严格的射线防护措施，而且焊接时需要昂贵的氦气保护。经过对现有技术的检索查新，至今尚未发现有关用于叠状工件焊不同直径几道焊缝的电子束焊机及焊接方法文献的报道。

    本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于叠状工件的电子束焊机及焊接方法。

    本发明的技术方案在于：用于叠状工件地电子束焊机主要包括：低真空工作室、电子枪、工件、旋转工件台、密封圈、气缸和旋转电机，电子枪位于低真空工作室上方，电子枪发射的电子束对准工件上的焊接区域。低真空工作室由机械泵和增压泵(未画出)组成的真空系统抽空至所需的真空度，工件装在旋转工作台上，旋转工作台与一个装在低真空工作室外部下方的旋转电机联接，作旋转运动，气缸装在旋转工作台下方一侧，且在低真空工作室外部下方，当内、外道焊缝进行转换时，由该气缸执行，旋转工作台的底平面位于低真空工作室内底槽内上，密封圈设置在旋转工作台下，以保证真空密封。

    用于叠状工件的电子束焊接方法如下：叠状工件装配好后装入一个低真空工作室中的旋转工作台上，电子束进行外道环缝焊接，采用预调好的工艺规范参数保证工件穿入面为全封闭，并大于360°，工件穿出面为开口环型，圆弧角大于330°，小于350°，最外道焊接结束，自动地通过气缸将工件按设定的间距移动至下一道焊接位置，该旋转工作台的底平面与低真空工作室的内底面为动密封布置，由一个密封圈保证低真空工作室的真空隔离。然后，按设定好的工艺规范参数，下一道焊缝在工件穿出面的起始点，其与前一道焊缝在工件穿出面的终止点相差一个圆弧角，至少相差15°，并在90°以内，该道焊缝在工件穿入面也为全封闭型，并大于360°，在工件穿出面为开口环型，其圆弧角大于330°，小于350°。根据不同工件厚度，不同工件材质及不同焊接规范参数，该工件穿出面的内外焊道开口错位的圆弧角α是可调节的。

    以下结合附图对本发明进一步描述：

    图1叠状工件电子束焊机示意图

    图2叠状工件内、外二道焊缝布置示意图

    图3内、外二道焊缝起始圆弧角示意图

    如图1所示，用于叠状工件的电子束焊机主要包括：低真空工作室(1)、电子枪(2)、工件(3)、旋转工件台(4)、密封圈(5)、气缸(6)和旋转电机(7)，电子枪(2)位于低真空工作室(1)上方，电子枪(2)发射的电子束(8)对准工件(3)上的焊接区域。低真空工作室(1)由机械泵和增压泵(未画出)组成的真空系统抽空至所需的真空度，工件(2)装在旋转工作台(4)上，旋转工作台(4)与一个装在低真空工作室(1)外部下方的旋转电机(7)联接，作旋转运动，气缸装在旋转工作台(4)下方一侧，且在低真空工作室(1)外部下方，当内、外道焊缝(9、10)进行转换时，由该气缸执行，旋转工作台(4)的底平面位于低真空工作室(1)内底槽内上，密封圈(5)设置在旋转工作台(4)下，以保证真空密封。

    如图1、图2、图3所示，用于叠状工件的电子束焊接方法如下：叠状工件(3)装配好后装入一个低真空工作室(1)中的旋转工作台(4)上，电子束(8)进行最外道环缝焊接，采用预调好的工艺规范参数保证工件(3)穿入面为全封闭，并大于360°，工件(3)穿出面为开口环型，圆弧角大于330°，小于350°。外道焊接结束，自动地通过气缸(6)将工件(3)按设定的间距移动至下一道焊接位置，该旋转工作台(4)的底平面与低真空工作室(1)的内底面为动密封布置，由一个密封圈(5)保证低真空工作室(1)的真空隔离。然后，按设定好的工艺规范参数，下一道焊缝在工件(3)穿出面的起始点，其与前一道焊缝在工件(3)穿出面的终止点相差一个圆弧角，至少相差15°，并在90°以内。根据不同工件厚度，不同工件材质及不同焊接规范参数，该工件(3)穿出面的内外焊道开口错位的圆弧角α是可调节的。第一道焊缝的终止处与第二道焊缝的起始处相差一个圆弧角，因第一道焊缝后产生的应力变形使得工件(3)精度达不到要求，采用相差一个圆弧角方法，可以产生反变形效果。当错位圆弧角＜15°，使得工件(3)精度达不到要求，反变应效果变差，当错位圆弧角＞90°，不仅起不到反变形效果，反而使应力变形更为严重。穿入面大于360°，穿出面＞330°，＜350°，因为电子束焊接起焊时，束流是递增至穿透焊所需束流值，终焊时，束流是衰减至零值，穿出面的圆弧角是一定小于穿入面的圆弧角，另一方面，穿出面的圆弧角一定有某个数值，这是某个焊接零件的结构强度所要求，穿出面大于350°，意味着穿入面圆弧角大，则穿入面的焊缝重熔长度变大，易产生焊接缺陷。

    本发明具有显著进步和实质性特点，采用本发明焊出的产品，其合格率为100％，由于采用自动化焊接，生产率也很高，并且没有采用非真空电子束焊接时的严格射线防护要求，也不需要在焊接生产中采用昂贵的氦气保护。