電子束變焦焊系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種電子束變焦焊系統(tǒng)，包括電子束發(fā)生器、聚焦裝置、聚焦電源、中央控制單元、工作臺電源和工作臺；中央控制單元與聚焦電源和工作臺電源；聚焦電源連接聚焦裝置繞組；工作臺電源連接工作臺電動機。其根據(jù)電子束的焊接速度v，選擇聚焦勵磁電流I變化頻率和聚焦勵磁電流I變化波形，使得匙孔沿著焊接方向發(fā)展的速度與聚焦勵磁電流I變化頻率趨于同步，即電子束焦點始終位于匙孔的底部或接近匙孔的底部。本實用新型采用變焦焊，有利于匙孔效應(yīng)向縱向深度發(fā)展。同樣的電子束參數(shù)采用變焦焊可獲得更深的焊縫及更高的焊縫深寬比，有利于提高電子束焊機的焊接性能。
【專利說明】
電子束變焦焊系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及電子束加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電子束變焦焊系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]高能量密度的電子束由于束斑直徑小、加熱區(qū)域集中，因而加熱速度極快，所獲得的峰值溫度高，可以迅速達(dá)到金屬的沸點。當(dāng)大厚件的電子束焊需要的功率密度已經(jīng)大于傳導(dǎo)焊的臨界功率密度105W/cm2時，這種電子束深熔焊的特征就是出現(xiàn)了匙孔效應(yīng)。目前解釋匙孔效應(yīng)形成機理有兩種觀點:I.蒸發(fā)穿透機制認(rèn)為束流沖擊點處金屬的蒸發(fā)作用對于深穿透焊接起著決定作用，熔化金屬向熔池后沿運動的主要驅(qū)動力是汽化反作用力，從而使具有較高蒸汽壓的金屬或合金有更深的穿透。2.熔化穿透機制認(rèn)為匙孔是蒸汽壓和表面張力梯度引起的向上和向外的熔體流動的共同結(jié)果。不管怎樣解釋，匙孔的形成、維持與穩(wěn)定，以及匙孔的大小、尺寸、形態(tài)及其與電子束和焊接材料的相關(guān)性決定了匙孔的特性，而其在焊接過程中的準(zhǔn)靜態(tài)行為及動態(tài)行為特性又決定了電子束深熔焊接的質(zhì)量。
[0003]由于電子束包絡(luò)線在軸向以焦點為界兩端呈錐形發(fā)散狀，而目前大厚件的電子束焊都是采用定焦焊，只有電子束焦點作用在金屬時，才能獲得最大蒸汽壓。因此不管電子束焦點位于焊縫縱向任何固定位置，匙孔在自上而下的生成過程中，電子束焦點絕大部分時間不是位于匙孔的底部，從而減弱了匙孔向縱深發(fā)展。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有深熔焊過程采用的是定焦焊，其電子束焦點不是位于匙孔的底部從而不能充分發(fā)揮匙孔效應(yīng)的問題，提供一種電子束變焦焊系統(tǒng)。
[0005]為解決上述問題，本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]—種電子束變焦焊系統(tǒng)，包括電子束發(fā)生器、聚焦裝置、聚焦電源、中央控制單元、工作臺電源和工作臺；中央控制單元與聚焦電源和工作臺電源相連;聚焦電源連接聚焦裝置繞組;工作臺電源連接工作臺驅(qū)動電機；
[0007]中央控制單元，產(chǎn)生聚焦勵磁電流I控制指令和工作臺移動控制指令；同時產(chǎn)生電子束焊機整臺設(shè)備的控制指令及工作參數(shù)檢測；
[0008]電子束發(fā)生器，在中央控制單元的控制下，產(chǎn)生可控的電子束；
[0009]聚焦電源，在中央控制單元的控制下，產(chǎn)生可控的聚焦勵磁電流I，該聚焦勵磁電流I提供給聚焦裝置繞組；
[0010]聚焦裝置，將電子束會匯聚在某一點即焦點，并在可控聚焦勵磁電流I的作用下產(chǎn)生可變聚焦勵磁電流I，使得電子束的焦點發(fā)生上下移動；
[0011]工作臺電源，在中央控制單元的控制下，產(chǎn)生工作臺電動機驅(qū)動電源；
[0012]工作臺，承載工件，在在中央控制單元的控制下，使得工件上的焊縫連續(xù)通過電子束。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型采用變焦焊，匙孔沿著焊接方向發(fā)展的速度與聚焦勵磁電流I變化頻率趨于同步，電子束的焦點始終位于匙孔的底部(或接近底部)，有利于匙孔效應(yīng)向縱向深度發(fā)展。同樣的電子束參數(shù)采用變焦焊可獲得更深的焊縫及更高的焊縫深寬比，有利于提尚電子束焊機的焊接性能。
【附圖說明】
[0014]圖1為電子束變焦焊系統(tǒng)的示意圖。
[0015]圖2為圖1中工件的剖視圖。
[0016]圖3為一種聚焦勵磁電流I波形圖。
[0017]圖4為電子束變焦焊方法的流程圖。
[0018]圖中標(biāo)記:1、電子束發(fā)生裝置;2、聚焦裝置;3、聚焦電源;4、中央控制單元;5、工作臺電源;6、工作臺；7、工件;71、焊縫;8、電子束。
【具體實施方式】
[0019]—種電子束變焦焊系統(tǒng)，如圖1所示，包括電子束發(fā)生器1、聚焦裝置2、聚焦電源3、中央控制單元4、工作臺電源5和工作臺6。
[0020]電子束發(fā)生器1:在中央控制單元4控制下，電子束發(fā)生器I產(chǎn)生可控的電子束8。
[0021]聚焦裝置2:電子束8通過聚焦裝置2后，會匯聚在某一點(焦點)。
[0022]聚焦電源3:提供聚焦裝置2繞組聚焦勵磁電流I，通過中央控制單元4控制聚焦勵磁電流I變化便可控制電子束8焦點上下移動。
[0023]中央控制單元4:產(chǎn)生聚焦勵磁電流I控制指令和工作臺6移動控制指令;同時產(chǎn)生電子束焊機整臺設(shè)備的控制指令及工作參數(shù)檢測。
[0024]工作臺電源5:提供工作臺6電動機驅(qū)動電源。
[0025]工作臺6:承載工件7，在中央控制單元4控制下，工件7上的焊縫71連續(xù)通過電子束8。
[0026]上述電子束變焦焊系統(tǒng)所實現(xiàn)的一種電子束變焦焊方法，如圖4所示，包括如下步驟:
[0027]步驟1:根據(jù)工件7的材料及其焊縫71縱向深度工藝要求，由經(jīng)驗或?qū)＜覕?shù)據(jù)庫選擇電子束8功率和焊接速度V。
[0028]步驟2:根據(jù)工件7的焊縫71縱向深度及焊縫71表面位置離電子槍電子束8出口處的高度，確定聚焦勵磁電流I上下限值。其中聚焦勵磁電流I的上限值Imax對應(yīng)電子束8焦點在圖2中焊縫71高位G位，聚焦勵磁電流I下限值Imin對應(yīng)電子束8焦點在圖2中焊縫71低位D位。G位位于焊縫71縱向深度上表面至中線之間的某處可選，D位位于焊縫71縱向深度中線至下表面之間的某處可選。
[0029]步驟3:根據(jù)步驟I選定的焊接速度V，選擇聚焦勵磁電流I變化頻率，即確定圖3中周期T，使得匙孔沿著焊接方向發(fā)展的速度與聚焦勵磁電流I變化頻率趨于同步，即電子束8焦點始終位于匙孔的底部(或接近匙孔的底部)。
[0030]步驟4:選擇聚焦勵磁電流I變化波形，圖3中給出了一種鋸齒波的聚焦勵磁電流I波形，也可選用其它波形的聚焦勵磁電流I波形。
[0031]步驟5:啟動電子束焊機，按選擇的焊接工藝參數(shù)進(jìn)行焊接直至結(jié)束。
【主權(quán)項】
1.電子束變焦焊系統(tǒng)，其特征是，包括電子束發(fā)生器(I)、聚焦裝置(2)、聚焦電源(3)、中央控制單元(4)、工作臺電源(5)和工作臺(6);中央控制單元(4)與聚焦電源(3)和工作臺電源(5);聚焦電源(3)連接聚焦裝置(2)繞組;工作臺電源(5)連接工作臺(6)電動機； 中央控制單元(4)，產(chǎn)生聚焦勵磁電流I控制指令和工作臺(6)移動控制指令；同時產(chǎn)生電子束焊機整臺設(shè)備的控制指令及工作參數(shù)檢測； 電子束發(fā)生器(I)，在中央控制單元(4)的控制下，產(chǎn)生可控的電子束(8); 聚焦電源(3)，在中央控制單元(4)的控制下，產(chǎn)生可控的聚焦勵磁電流I，該聚焦勵磁電流I提供給聚焦裝置(2)繞組； 聚焦裝置(2)，將電子束(8)會匯聚在某一點即焦點，并在可控聚焦勵磁電流I的作用下，使得電子束(8)的焦點發(fā)生上下移動； 工作臺電源(5)，在中央控制單元(4)的控制下，產(chǎn)生電動機驅(qū)動電源； 工作臺(6)，承載工件(7)，由電動機驅(qū)動工作臺(6)移動，使得工件(7)上的焊縫(71)連續(xù)通過電子束(8)。
【文檔編號】B23K15/00GK205684898SQ201620657576
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月24日 公開號201620657576.X, CN 201620657576, CN 205684898 U, CN 205684898U, CN-U-205684898, CN201620657576, CN201620657576.X, CN205684898 U, CN205684898U
【發(fā)明人】韋壽祺, 黃小東, 郭華艷, 秦志云
【申請人】桂林獅達(dá)機電技術(shù)工程有限公司