一种环形铜钢电子束焊接装置及焊接方法与流程

本发明属于焊接，涉及一种环形铜钢电子束焊接装置及焊接方法。

背景技术：

1、具有环形接头的铜钢焊接件多用于航天、电子、化工、核工业等行业，对焊接接头的焊接质量有较高的要求。由于铜、钢热物理性质差别较大，在焊接过程中，容易出现以下问题：

2、一、接头易发生未熔合、焊偏缺陷，使有效连接面减小；

3、二、接头易发生表面塌陷，形成凹坑缺陷；

4、三、焊接过程中易产生较大间隙，导致焊缝开裂。

5、上述问题中的任何一种情况出现，都将导致焊接工件报废。

6、因此需要设计出一种新的环形铜钢电子束焊接装置及焊接方法，以提高环形接头的焊接质量。

技术实现思路

1、本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种结构设计合理、装配方便、散热效果好的环形铜钢电子束焊接装置，能有效避免焊接过程中装配间隙过大、焊缝开裂等问题，提高焊接质量。

2、本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种工艺合理、成本低的环形铜钢电子束焊接方法，散热效果好，能有效避免焊接过程中装配间隙过大、焊缝开裂等问题，提高焊接质量。

3、本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种环形铜钢电子束焊接装置，焊接工件为圆柱形的钢工件和圆环形的铜工件，其特征在于：该焊接装置包括定位装置和散热环，定位装置套设固定在钢工件上，铜工件通过过盈配合套设在钢工件上、搁置在定位装置上定位，散热环套设在铜工件上，散热环的上端内壁嵌置有隔热环。

4、作为改进，所述定位装置是由两个半圆铜环组成，定位装置套设在钢工件上通过卡箍固定。

5、进一步，所述散热环是由纯铜加工而成的上端面开口的圆盖结构，散热环上端面开口的直径大于铜工件的内径，散热环套设在铜工件上、与铜工件的外表面及上端面相接触。

6、最后，所述散热环的上端面开口为上宽下窄的倒锥形开口，隔热环是由钛合金加工，隔热环嵌置在散热环上端开口的倒锥形内壁上、且接近焊缝，隔热环的上下两端与散热环齐平。

7、本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种环形铜钢电子束焊接方法，其特征在于：采用上述环形铜钢电子束焊接装置进行焊接，具体包括以下步骤：

8、1)采用卡箍将定位装置固定在钢工件上，将铜工件与钢工件进行过盈装配至定位装置处；

9、2)将隔热环装嵌到散热环内，平面平齐，组装成一体；

10、3)将组装好的隔热环与散热环套在铜工件上，散热环与铜工件的外表面及上端面相接触；

11、4)将钢工件加持在外旋转工位上，焊接时电子束流偏置铜工件侧0.1～0.3mm且与铜钢轴向夹角1°～2°；通过电子束焊机焊接程序进行焊接，外旋转工位带动焊接工件进行旋转焊接，先进行对称分段焊接，再进行正式圆周焊接，焊接完成后将焊接好的焊接工件取出，即为成品，至此一个周期结束，开始下一个工作周期。

12、与现有技术相比，本发明的优点在于：焊接装置包括定位装置、散热环和隔热环，定位装置对过盈配合套设在钢工件上的铜工件进行支撑定位，散热环对铜工件进行散热，避免焊接过程中铜工件温度升高，发生热膨胀使接头发生分离，甚至开裂；隔热环避免多余的电子束流辐照在焊缝以外的铜工件上；为避免钢工件熔化过多，焊接时电子束流偏置铜工件侧0.1～0.3mm；为避免焊缝根部产生未熔合缺陷，电子束流与铜钢轴向夹角1°～2°。本发明的焊接装置结构简单合理、装配定位方便、散热效果好，有效解决了铜钢异种合金焊接过程中由于铜、钢热物理性质差别较大导致的未熔合、焊偏、表面塌陷、焊缝开裂等问题，保证了搭接接头的有效连接面积，提高了焊接质量和焊接合格率。本发明的焊接方法工艺合理、成本低，焊接的环形铜钢搭接接头具有焊缝外观成形好，焊接质量一致性好，工艺再现性好，焊接成品率高等特点，满足小批量生产需求。

技术特征：

1.一种环形铜钢电子束焊接装置，焊接工件为圆柱形的钢工件和圆环形的铜工件，其特征在于：该焊接装置包括定位装置和散热环，定位装置套设固定在钢工件上，铜工件通过过盈配合套设在钢工件上、搁置在定位装置上定位，散热环套设在铜工件上，散热环的上端内壁嵌置有隔热环。

2.根据权利要求1所述的环形铜钢电子束焊接装置，其特征在于：所述定位装置是由两个半圆铜环组成，定位装置套设在钢工件上通过卡箍固定。

3.根据权利要求1所述的环形铜钢电子束焊接装置，其特征在于：所述散热环是由纯铜加工而成的上端面开口的圆盖结构，散热环上端面开口的直径大于铜工件的内径，散热环套设在铜工件上、与铜工件的外表面及上端面相接触。

4.根据权利要求3所述的环形铜钢电子束焊接装置，其特征在于：所述散热环的上端面开口为上宽下窄的倒锥形开口，隔热环是由钛合金加工，隔热环嵌置在散热环上端开口的倒锥形内壁上、且接近焊缝，隔热环的上下两端与散热环齐平。

5.一种环形铜钢电子束焊接方法，其特征在于：采用权利要求4所述的环形铜钢电子束焊接装置进行焊接，具体包括以下步骤：

技术总结
一种环形铜钢电子束焊接装置及焊接方法，焊接工件为圆柱形的钢工件和圆环形的铜工件，其特征在于：该焊接装置包括定位装置和散热环，定位装置套设固定在钢工件上，铜工件通过过盈配合套设在钢工件上、搁置在定位装置上定位，散热环套设在铜工件上，散热环的上端内壁嵌置有隔热环。本发明的焊接装置结构合理、装配定位方便，有效解决铜钢异种合金焊接过程中由于铜、钢热物理性质差别较大导致的未熔合、焊偏、表面塌陷、焊缝开裂等问题，保证了搭接接头的有效连接面积，提高了焊接质量和焊接合格率。焊接方法工艺合理、成本低，焊接的环形铜钢搭接接头具有焊缝外观成形好，焊接质量一致性好，工艺再现性好，焊接成品率高等特点，满足小批量生产需求。

技术研发人员：王雅仙,赵健,石磊,吕竹文,叶祥海,何逸凡,徐敬一
受保护的技术使用者：中国兵器科学研究院宁波分院
技术研发日：
技术公布日：2024/11/4