本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，涉及扁管類(lèi)零件的焊接，具體涉及一種電子束焊接空心扁管類(lèi)零件的方法。

背景技術(shù)：

空心扁管類(lèi)零件在進(jìn)行電子束焊接時(shí)，現(xiàn)有的焊接方法主要包括兩種：(1)若空心扁管類(lèi)零件的空心扁管形狀規(guī)范，則將空心扁管類(lèi)零件與電子束發(fā)生器進(jìn)行相對(duì)旋轉(zhuǎn)，對(duì)空心扁管的焊接部位進(jìn)行連續(xù)焊接；(2)若空心扁管類(lèi)零件的空心扁管形狀不規(guī)范，則將電子束發(fā)生器固定，通過(guò)一次或多次翻轉(zhuǎn)空心扁管類(lèi)零件，分段完成空心扁管類(lèi)零件全部焊接部位的焊接。但上述兩種焊接方法都不能實(shí)現(xiàn)空心扁管上下兩側(cè)面焊接部位的同時(shí)焊接，因而焊接效率有待提高。

再者，對(duì)于兩個(gè)需通過(guò)焊接固連的空心扁管類(lèi)零件，若被焊接部位的至少一側(cè)存在遮蔽情況，目前尚缺少有效的焊接方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電子束焊接空心扁管類(lèi)零件的方法，以實(shí)現(xiàn)空心扁管類(lèi)零件焊接部位上下兩側(cè)面的同時(shí)焊接，提高空心扁管類(lèi)零件的焊接效率，并為焊接部位存在遮蔽情況的空心扁管類(lèi)零件焊接提供一種有效焊接方法。

本發(fā)明提供的電子束焊接空心扁管類(lèi)零件的方法，所述空心扁管類(lèi)零件至少包括空心扁管，該方法包括以下步驟：

步驟1，將兩個(gè)空心扁管類(lèi)零件安裝于電子束焊機(jī)真空室內(nèi)的焊接工作臺(tái)上并使它們的空心扁管焊接部位滿(mǎn)足對(duì)接裝配，調(diào)整兩個(gè)空心扁管類(lèi)零件的安裝位置使它們的空心扁管上側(cè)面與電子束發(fā)生器發(fā)出的電子束之間的夾角α為45°～90°；

步驟2，抽真空使得電子束焊機(jī)真空室內(nèi)的真空度≤1.0×10^-3mbar；

步驟3，將焊接工作臺(tái)或電子束發(fā)生器以恒定的速度移動(dòng)，使所述電子束從空心扁管長(zhǎng)軸一側(cè)的焊接部位引入，并沿所述長(zhǎng)軸方向移動(dòng)至空心扁管長(zhǎng)軸另一側(cè)的焊接部位末端，即完成兩個(gè)空心扁管類(lèi)零件的焊接。

上述電子束焊接空心扁管類(lèi)零件的方法，在電子束從空心扁管長(zhǎng)軸一側(cè)移動(dòng)至另一側(cè)的過(guò)程中，由電子束發(fā)生器發(fā)出的電子束在對(duì)空心扁管上側(cè)面焊接部位進(jìn)行焊接的同時(shí)，其透過(guò)上側(cè)面焊接部位的剩余電子束能量對(duì)空心扁管下側(cè)面的焊接部位實(shí)現(xiàn)了焊接，因而，同時(shí)完成了空心扁管上下兩側(cè)面的焊接。調(diào)整兩個(gè)空心扁管類(lèi)零件的安裝位置使他們的空心扁管上側(cè)面與電子束發(fā)生器發(fā)出的電子束之間的夾角α為45°～90°，從而便于實(shí)現(xiàn)對(duì)空心扁管焊接部位的焊接。為了保證焊接質(zhì)量，步驟3中，空心扁管焊接部位單位時(shí)間、單位厚度上的輸入熱量應(yīng)不小于15J/(mm)²；當(dāng)兩個(gè)空心扁管類(lèi)零件的材料不同時(shí)，空心扁管焊接部位單位時(shí)間、單位厚度上的輸入熱量要求不同；當(dāng)兩個(gè)空心扁管類(lèi)零件材料為鈦合金時(shí)，空心扁管焊接部位單位時(shí)間、單位厚度上的輸入熱量為15～80J/(mm)²；當(dāng)兩個(gè)空心扁管類(lèi)零件材料為高溫合金或不銹鋼時(shí)，空心扁管焊接部位單位時(shí)間、單位厚度上的輸入熱量為35～100J/(mm)²。

上述電子束焊接空心扁管類(lèi)零件的方法，電子束焊機(jī)包括真空室、焊接工作臺(tái)和電子束發(fā)生器，焊接工作臺(tái)位于真空室內(nèi)，電子束發(fā)生器位于真空室內(nèi)，或者電子束發(fā)生器位于真空室外且與真空室內(nèi)部相連通。

上述電子束焊接空心扁管類(lèi)零件的方法，焊接工作臺(tái)或電子束發(fā)生器的移動(dòng)速度與電子束加速電壓以及電子束電流(即焊接電流)相關(guān)，三者滿(mǎn)足如下公式：E＝(U·I)/(V·T)，其中E為焊接部位單位時(shí)間、單位厚度上的輸入能量(單位：J/(mm)²)，U為電子束加速電壓(單位：KV)，I為電子束電流(單位mA)，V為焊接工作臺(tái)或電子束發(fā)生器的移動(dòng)速度(單位：mm/秒)，T為空心扁管焊接部位的厚度(單位：mm)，電子束發(fā)生器加速電壓為60KV～150KV，焊接工作臺(tái)或電子束發(fā)生器的移動(dòng)速度為10mm/秒～20mm/秒，因此只要根據(jù)空心扁管的厚度，調(diào)節(jié)電子束電流，使空心扁管焊接部位單位時(shí)間、單位厚度上的輸入熱量不小于15J/(mm)²即可。

上述電子束焊接空心扁管類(lèi)零件的方法，在焊接開(kāi)始或結(jié)束時(shí)，為了避免在扁管上側(cè)面與下側(cè)面接頭處產(chǎn)生焊接缺陷，所述空心扁管焊接部位的長(zhǎng)軸方向兩側(cè)分別固連有引弧板和收弧板，引弧板和收弧板可以通過(guò)定位焊的方式與空心扁管焊接在一起實(shí)現(xiàn)兩者固連。

上述電子束焊接空心扁管類(lèi)零件的方法，當(dāng)空心扁管長(zhǎng)軸兩側(cè)設(shè)置有引弧板和收弧板時(shí)，步驟3中電子束從引弧板引入，并沿空心扁管的長(zhǎng)軸方向移動(dòng)至收弧板，由于在焊接開(kāi)始或結(jié)束時(shí)的焊接缺陷均產(chǎn)生在引弧板和收弧板上，從而避免了空心扁管焊接部位出現(xiàn)焊接缺陷的問(wèn)題。

上述電子束焊接空心扁管類(lèi)零件的方法，當(dāng)兩個(gè)空心扁管類(lèi)零件的焊接部位至少一側(cè)存在遮蔽的情況時(shí)，為了避免剩余電子束能量對(duì)零件遮蔽部位的影響，所述空心扁管下側(cè)面的下方(零件遮蔽部位的上方)設(shè)置有電子束剩余能量吸收板，穿過(guò)空心扁管的剩余能量被電子束剩余能量吸收板吸收。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明所述電子束焊接空心扁管類(lèi)零件的方法，將電子束從空心扁管長(zhǎng)軸一側(cè)的焊接部位引入，在進(jìn)行空心扁管一個(gè)側(cè)面焊接的同時(shí)，利用電子束剩余能量完成空心扁管另一側(cè)面的焊接，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)完成空心扁管兩個(gè)面焊接的目的，因而焊接效率至少提高一倍。

2、本發(fā)明所述電子束焊接空心扁管類(lèi)零件的方法，通過(guò)設(shè)置電子束剩余能量吸收板，并采用將電子束從扁管一側(cè)導(dǎo)入的方式，不僅可實(shí)現(xiàn)對(duì)空心扁管兩側(cè)面的焊接，而且解決了具有遮蔽部零件難以焊接的難題，在本領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。

3、本發(fā)明所述電子束焊接空心扁管類(lèi)零件的方法，通過(guò)在空心扁管長(zhǎng)軸兩側(cè)固連引弧板和收弧板，使焊接缺陷發(fā)生在引弧板和收弧板，從而避免在空心扁管上側(cè)面與下側(cè)面接頭處產(chǎn)生焊接缺陷。

附圖說(shuō)明

圖1為空心扁管橫截面的一種示意圖。

圖2為實(shí)施本發(fā)明所述電子束焊接空心扁管類(lèi)零件的方法的第一種示意圖。

圖3為實(shí)施本發(fā)明所述電子束焊接空心扁管類(lèi)零件的方法的第二種示意圖。

圖4為實(shí)施本發(fā)明所述電子束焊接空心扁管類(lèi)零件的方法的第三種示意圖。

圖5為使用本發(fā)明所述方法焊接的機(jī)匣主體與管接頭的示意圖。

其中，1—電子束發(fā)生器，2—電子束，3—空心扁管，3-1—空心扁管上側(cè)面，3-2—空心扁管上側(cè)面，3-3—空心扁管長(zhǎng)軸，4—引弧板，5—收弧板，6—電子束剩余能量吸收板，7—機(jī)匣主體，8—焊接部位，9—管接頭

具體實(shí)施方式

以下將通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所述電子束焊接空心扁管類(lèi)零件的方法作進(jìn)一步說(shuō)明，顯然，所給出實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所得到的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明所保護(hù)的范圍。

下述實(shí)施例中，所使用的電子束焊機(jī)包括一真空室，真空室內(nèi)設(shè)置有焊接工作臺(tái)和電子束發(fā)生器；焊接工作臺(tái)用于安裝被焊接工件，其與電子束發(fā)生器均可以移動(dòng)，從而使焊接工作臺(tái)與電子束發(fā)生器之間產(chǎn)生相對(duì)位移；電子束發(fā)生器位于焊接工作臺(tái)的上方。電子束焊機(jī)通過(guò)市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)，型號(hào)為KS150-G150KM(德國(guó)SST公司生產(chǎn))。

實(shí)施例1

本實(shí)施例中的空心扁管類(lèi)零件，材料為T(mén)C4鈦合金，其空心扁管3如圖1所示，包括上側(cè)面3-1和下側(cè)面3-2，上側(cè)面與下側(cè)面相接的部位為圓弧面，上側(cè)面、下側(cè)面的對(duì)稱(chēng)軸為空心扁管的長(zhǎng)軸3-3，空心扁管的壁厚為1.8mm～2.2mm，焊接部位的兩側(cè)上下方均無(wú)遮蔽部分。

本實(shí)施例中，電子束發(fā)生器1的電子束加速電壓為60KV～150KV，焊接速度(電子束發(fā)生器的移動(dòng)速度)為10mm/秒～20mm/秒，依據(jù)以下公式電子束電流隨焊接厚度變化：

E＝(U·I)/(V·T)

其中E為焊接部位單位時(shí)間、單位厚度上的輸入能量，U為電子束加速電壓，I為電子束電流，V為焊接工作臺(tái)或電子束發(fā)生器的移動(dòng)速度，T為空心扁管焊接部位的厚度。

對(duì)上述空心扁管類(lèi)零件，本實(shí)施例采用圖2或圖3所示的方式進(jìn)行焊接，若采用圖3所示的方式進(jìn)行焊接，需在空心扁管3焊接部位的長(zhǎng)軸方向兩側(cè)分別固連引弧板4和收弧板5。

采用圖2所示方式進(jìn)行焊接的步驟如下：

步驟1，將兩個(gè)空心扁管類(lèi)零件安裝于電子束焊機(jī)真空室內(nèi)的焊接工作臺(tái)上并使它們的空心扁管3焊接滿(mǎn)足對(duì)接裝配，調(diào)整兩個(gè)空心扁管類(lèi)零件的安裝位置使它們的空心扁管3上側(cè)面與電子束發(fā)生器1發(fā)出的電子束2之間的夾角α為45°～90°(如圖1所示)；

步驟2，抽真空使得電子束焊機(jī)真空室內(nèi)的壓強(qiáng)≤1.0×10^-3mbar；

步驟3，將電子束發(fā)生器1以10mm/秒～20mm/秒的速度勻速移動(dòng)，使電子束2從空心扁管3長(zhǎng)軸一側(cè)的焊接部位引入，并沿長(zhǎng)軸方向移動(dòng)至空心扁管3長(zhǎng)軸另一側(cè)的焊接部位末端；在移動(dòng)過(guò)程中，空心扁管3單位時(shí)間、單位厚度上的輸入熱量為15～80J/(mm)²，由電子束發(fā)生器1發(fā)出的電子束2首先將空心扁管3上側(cè)面焊接部位進(jìn)行焊接，透過(guò)上側(cè)面焊接部位的剩余電子束能量將空心扁管3下側(cè)面焊接部位進(jìn)行焊接，即完成對(duì)空心扁管3的焊接。

焊接完成后，釋放電子束焊機(jī)真空室內(nèi)的真空，取出焊接后的空心扁管類(lèi)零件。

采用圖3所示方式進(jìn)行焊接與采用圖2所示方式進(jìn)行焊接的不同之處在于：由于空心扁管3在長(zhǎng)軸方向兩側(cè)分別通過(guò)定位焊固連有引弧板4和收弧板5，步驟3中電子束2從空心扁管3長(zhǎng)軸一側(cè)的引弧板4引入，并使電子束3相對(duì)于空心扁管3沿長(zhǎng)軸方向移動(dòng)至空扁管3長(zhǎng)軸另一側(cè)的收弧板5。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中，對(duì)如圖5所示的機(jī)匣主體7和管接頭9進(jìn)行焊接，管接頭9與機(jī)匣主體7的焊接部位均為空心扁管(見(jiàn)圖4)，所述空心扁管3橫截面的長(zhǎng)度L＝60.5mm，寬度B＝30mm，壁厚為2.0mm，焊接部位8的一側(cè)下方被機(jī)匣主體7上的結(jié)構(gòu)遮蔽(見(jiàn)圖5)；機(jī)匣主體7和管接頭9的材料均為GH4169高溫合金。

本實(shí)施例中，電子束發(fā)生器1的電子束加速電壓為150KV，電子束電流隨焊接深度變化(見(jiàn)下述步驟3)，焊接速度(電子束發(fā)生器的移動(dòng)速度)為20mm/s。

本實(shí)施例中，配備了電子束能量吸收板6，在空心扁管3焊接部位的長(zhǎng)軸方向兩側(cè)分別通過(guò)定位焊固連有引弧板4和收弧板5。

本實(shí)施例焊接過(guò)程包括以下步驟：

步驟1，將機(jī)匣A主體7和管接頭9分別安裝于電子束焊機(jī)真空室內(nèi)的焊接工作臺(tái)上，并使它們的焊接部位滿(mǎn)足對(duì)接裝配，調(diào)整機(jī)匣主體7和管接頭9的安裝位置使他們的空心扁管3上側(cè)面與電子束發(fā)生器1發(fā)出的電子束2之間的夾角α為58°，在機(jī)匣主體7和管接頭9的焊接部位8正下方放置電子束能量吸收板6；

步驟2，抽真空使得電子束焊機(jī)真空室內(nèi)的壓強(qiáng)≤1.0╳10^-3mbar；

步驟3，將電子束發(fā)生器1以20mm/s的速度移動(dòng)，使電子束2從空心扁管3長(zhǎng)軸一側(cè)的引弧板4引入，并沿長(zhǎng)軸方向移動(dòng)至空心扁管3長(zhǎng)軸另一側(cè)的收弧板5；在移動(dòng)過(guò)程中，焊接初始時(shí)電子束電流為30mA；當(dāng)焊接位置從引弧板4過(guò)度至扁管3時(shí)，扁管3有效焊接厚度從0到C＝15mm，此時(shí)需要將電子束電流在0.1秒時(shí)間內(nèi)從30mA增大至70mA；然后再在0.1秒內(nèi)將電子束電流降低至30mA；在1.9秒保持電子束電流為30mA；然后在0.6秒時(shí)間內(nèi)將電子束電流加大至80mA；在0.1秒時(shí)間內(nèi)將電子束電流降低至30mA；最后0.5秒后將電流降低至0mA；焊接結(jié)束后，釋放電子束焊機(jī)真空室內(nèi)的真空，取出焊接后的機(jī)匣主體7，并將空心扁管3長(zhǎng)軸兩側(cè)的引弧板和收弧板利用砂輪切除。