专利名称：电子束扫描焊接偏心环缝的方法
技术领域：
本发明是关于电子束扫描焊接偏心环缝的方法，特别是适应与装夹处不同心的偏心环缝，要求承受压强大、泄漏率低的高压密封产品的焊接。
背景技术：
安装盘组件是航空燃油测量系统上典型高压密封产品，其制造的精度直接影响燃油测量系统的重要特性。因此，对安装盘组件连接有严格要求。通常安装盘组件连接主要有整体机械加工和焊接加工两种方式。采用整体机械加工，工艺复杂、制造成本高，且生产效率低，不便于批量生产。如果采用常规焊接方法一気弧焊，氩弧焊输出热量过大、热影响区过宽、焊接变形严重，同轴度较难控制在O. 05mm以内，很难从工艺参数上对焊接质量进行有效控制，从根本上避免焊接变形现象和报废零件。采用常规电子束焊接方法，零件焊接困难在于分度圆上均布的四条环缝为偏心焊缝，与装夹处不同心，采用常规焊接方法一 A轴旋转，需要特制偏心夹具，装夹、抽真空四次，生产效率极低。采用X-Y插补，因电子束斑为椭圆形，插补后焊缝不均匀、成型较差，难以承受20MPa压强，泄漏率大于I. 33 X 10_7Pa ·πι3/8，密封效果差，很难从工艺参数上对焊接质量进行有效控制，很难从根本上解决焊接强度与密封性。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足之处，提供一种操控简便、质量稳定、精确可控、效率较高的用电子束扫描焊接偏心环缝的方法。为了达到上述目的，本发明提供的一种用电子束扫描焊接偏心环缝的方法，其特征在于包括如下步骤
(a)首先用机械方法去除零件待焊处表面的氧化物，然后用有机清洗剂，对接头部位进行清洗；
(b)将具有偏心环缝的待焊零部件组装成一体，焊接处缝隙紧密贴合，装夹在三爪卡盘上；
(C)通过电子束焊接机扫描程序设置，驱动电子枪内电子束在某一偏转角度范围内振荡、旋转形成面热源，设置电子束扫描工艺参数，将电子束能量快速上升到峰值，束流上升时间设为I 2s，维持继续加热的束流焊接扫描时间设为25 30s，下降时间设为10 12s，扫描频率为400Hz 600Hz，在此工艺参数下，控制电子束的扫描轨迹，对被电子束扫描的工件焊缝处加热、熔化，完成焊接。本发明相比于现有技术具有如下有益效果
采用电子束扫描焊接偏心环缝的方法，精确可控、质量稳定、效率较高。本发明根据材料的特点，设置电子束扫描工艺参数，通过合理匹配加速电压、焊接束流、扫描频率、扫描时间，缩短束流上升时间的工艺参数，使电子束能量快速上升到峰值，材料迅速加热以改善吸收性，随后维持扫描加热时间，延长束流下降时间，从而形成连续致密的焊道，避免了强烈飞溅，同时增加熔深，将待焊部位熔化成一体。本发明采用电子束“快升缓降”的方式，合理分配焊接能量，将安装盘件密封连接部位熔化成一体，达到“焊前预热、焊后缓冷”的效果，消除焊接后气孔、残余应力及焊缝开裂的敏感性。本方法操控简便、工艺流程简单，效率较高。采用三爪卡盘“一次装夹，全部完工”，焊后同轴度能够控制在O. 02mm以内，避免了现有技术装夹，需要特制偏心夹具，多次抽真空，生产效率低下，同轴度较难控制的问题。相对于整体机械加工方法，工艺简单、制造成本低，解决了整体机械加工和常规焊接工艺复杂、成本高、效率低的问题。相对于其它焊接方法变形小、精度高，相对于常规电子束焊接，减少了装夹、抽真空次数，提高了生产效率，且稳定性好、可靠性高、密封效果好、热变形量极小、经高压密封试验，焊接强度可承受20MPa压强、泄漏率稳定在3 X 10-1° Pa · m3/s，合格率达到100%。对偏心环缝密封组件采用电子束扫描焊接后，接头熔深适中、焊缝规则、接头光亮、熔化均匀、焊缝连续致密。 利用本发明方法对设备无其他要求，在一般电子束焊机上即可完成偏心环缝的焊接。本发明适用于任意偏心环缝密封产品的焊接加工。
为了更清楚地理解本发明，现将通过本发明实施例，同时参照附图，来描述本发明，其中
图I本发明通过安装盘组件一个实施例的焊接示意图。图2是图I左视图。图3是本发明的电子束扫描示意图
图中1安装座，2密封进油嘴，3密封进气嘴，4密封出气嘴，5密封出油嘴，6电子枪，7电子束扫描平面。
具体实施例方式参见图I 图3。以下实施例中，仅以具有偏心环缝的安装盘作为待焊零部件，并以此实施例来进一步说明本发明，这些实施例仅用于说明本发明而对本发明没有限制。该安装盘主要由安装座I和围绕安装座I中心轴分布的待焊密封进油嘴2、密封进气嘴3和密封出气嘴4、密封出油嘴5。密封进油嘴2、密封进气嘴3、密封出气嘴4、密封出油嘴5均是具有偏心环缝的待焊零件，并将其划分为电子束焊I、II、III、IV。焊前准备。用机械方法去除零件接头表面的氧化物，焊前用有机清洗剂丙酮对待焊处接头附近严格的清洗。采用刚性固定法，将安装座I与密封进油嘴2、密封进气嘴3、密封出气嘴4、密封出油嘴5装配成组件，并紧密贴合。为减小环型焊缝在焊接过程中因局部受热引起的变形，避免受热导致待焊处张口，最大限度保证安装盘组件密封效果，对圆周接缝处实施若干点脉冲激光定位点焊，在环行焊缝上均布定位焊点，从而将具有偏心环缝的待焊零部件组装成一体，焊接处缝隙紧密贴合，装夹在三爪卡盘上。通过电子束焊接机扫描程序设置，根据待焊材料的特点，合理设置电子束扫描工艺参数，缩短束流上升时间，使电子束能量快速上升到峰值，材料迅速加热以改善吸收性，保持一段时间的扫描加热，随后延长束流下降时间，以维持继续加热，避免强烈飞溅的同时增加熔深，将待焊部位熔化成一体。依据事实设计思路，选择加速电压、电子束流、聚焦电流、扫描频率参数，合理匹配加速电压、焊接束流、扫描频率、扫描时间。在电子束扫描参数的选择上，可以选择，加速电压为55 60kV，束流为9. 5 10mA，聚焦电流750 850mA，灯丝电流580 600 mA，在上述工艺参数中，取任意一组具体数值。驱动电子枪6内电子束在某一偏转角度范围内振荡、旋转形成面热源，设置电子束扫描工艺参数，将电子束能量快速上升到峰值的束流上升时间设为I 2s，维持继续加热的焊接扫描时间为25 30s，束流下降时间设为10 12s，扫描频率为400 Hz 600Hz工艺参数下，控制电子束的扫描轨迹，电子枪6按照图3所示的电子束扫描方向形成电子束扫描平面7。为了最大限度发挥电子束熔透效力并使焊缝成形良好，以消除熔深不均的缺陷，在束流一定的情况下，将电子束焦点位置调节到工件表面以下1/3左右，对被电子束扫描的工件焊缝处加热、熔化，完成焊接，形成连续致密。 为防止熔池金属冷凝后形成气孔，在焊接结束后，再进行一次低频率扫描，彻底排除熔池内的非溶解气体。接头焊缝熔宽、熔深由焊接程序及工艺参数决定。对于不同材质、厚度、直径的偏心环缝的安装盘组件焊接，只需调整扫描频率、重新设置电子束扫描工艺参数，即可改变输入焊接热量完成加工。通过上述措施,使偏心环缝安装盘组件熔化焊接成一体,实现了高效率密封连接、减少了反复装夹、抽真空。重新设置扫描频率、工艺参数可进行不同厚度、直径、材质的偏心环缝高压密封产品的焊接。
权利要求
1.一种用电子束扫描焊接偏心环缝的方法，其特征在于包括如下步骤 (a)首先用机械方法去除零件待焊处表面的氧化物，然后用有机清洗剂，对接头部位进行清洗； (b)将具有偏心环缝的待焊零部件组装成一体，焊接处缝隙紧密贴合，装夹在三爪卡盘上； (C)通过电子束焊接机扫描程序设置，驱动电子枪内电子束在某一偏转角度范围内振荡、旋转形成面热源，设置电子束扫描工艺参数，将电子束能量快速上升到峰值的束流上升时间设为I 2s，维持继续加热的束流焊接扫描时间设为25 30s，下降时间设为10 12s，扫描频率为400Hz 600Hz，在此工艺参数下，控制电子束的扫描轨迹，对被电子束扫描的工件焊缝处加热、熔化，完成焊接。
2.根据权利要求I所述的用电子束扫描焊接偏心环缝的方法，其特征在于，在电子束扫描参数的选择上，选择加速电压为55 60kV，束流为9. 5 10mA，聚焦电流750 850mA，灯丝电流580 600 mA，在上述工艺参数中，取任意一组具体数值。
3.根据权利要求I所述的用电子束扫描焊接偏心环缝的方法，其特征在于，在束流一定的情况下，将电子束焦点位置调节到工件表面以下1/3。
4.根据权利要求I所述的用电子束扫描焊接偏心环缝的方法，其特征在于，焊接扫描时间为25 30s，扫描频率为400 Hz 600Hz。
5.根据权利要求I所述的用电子束扫描焊接偏心环缝的方法，其特征在于，在焊接结束后，再进行一次低频率扫描，消除熔池内的非溶解气体。
全文摘要
本发明公开的一种用电子束扫描焊接偏心环缝的方法，旨在供一种操控简便、质量稳定、效率较高的偏心环缝焊接的方法。本发明通过下述技术方案予以实现首先去除零件待焊处表面的氧化物，用有机清洗剂对偏心环缝部位进行清洗；然后将具有偏心环缝的待焊零部件组装成一体，装夹在三爪卡盘上；通过电子束焊接机扫描程序设置，驱动电子枪内电子束在某一偏转角度范围内振荡、旋转形成面热源，设置电子束扫描工艺参数，将电子束能量快速上升到峰值的束流上升时间设为1～2s，维持继续加热的束流焊接扫描时间设为25～30s，下降时间设为10～12s，扫描频率为400Hz～600Hz，在此工艺参数下，控制电子束的扫描轨迹，对被电子束扫描的工件焊缝处加热、熔化，完成焊接。
文档编号B23K15/04GK102962578SQ201210469149
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月19日 优先权日2012年11月19日
发明者复制勇 申请人:成都泛华航空仪表电器有限公司