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电子束焊接 辅助工序

发布日期:2020-11-10 13:00 作者:牙买加赌场 点击:

  电子束焊接 辅助工序_材料科学_工程科技_专业资料。电子束焊接 辅助工序 简介: 简介: (1)工件的准备和装夹待焊工件的接缝区应精确加工、清洗、装配和固定。 接头清洗不当 会形成焊接缺陷,降低接头的性能。不清洁的表面还会延长抽真空时间,影响电

  电子束焊接 辅助工序 简介: 简介: (1)工件的准备和装夹待焊工件的接缝区应精确加工、清洗、装配和固定。 接头清洗不当 会形成焊接缺陷,降低接头的性能。不清洁的表面还会延长抽真空时间,影响电子枪工作的稳定性,降低 真空泵的使用寿命。 ... (1)工件的准备和装夹待焊工件的接缝区应精确加工、清洗、装配和固定。 接头清洗不当会形成焊接缺陷, 降低接头的性能。 不清洁的表面还会延长抽真空时间, 影响电子枪工作的稳定性,降低真空泵的使用寿命。 工件表面的氧化物、油污应用化学或机械方法清除。煤油、汽油可用于除油污,乙醇 和丙酮是清洗电子枪零件和被焊工件最常用的溶剂。 已清洗干燥后的工件, 不得用手或不清 洁的工具接触接缝区。 装配零件时应力求使零件紧密接触,接缝间隙应尽可能小而均匀。被焊材料越薄,则 间隙应该越小。一般装配间隙不应大于 0.13mm。当板厚超过 15mm 时,允许间隙可放 宽到 0.25mm。非真空电子束焊时,装配间隙可以放宽到 0.8mm。 电子束焊接是自动进行的,工件应准确装夹和对中。电子束焊接所用的夹具与电弧焊 所用的夹具结构和性能类似。但其定位和传动精度要高一些,其刚性可以弱一些。为了防止 穿透焊时电子束对零件和夹具的损坏, 应在接缝背面放置铜垫块, 接头附近的夹具和工作台 的零部件最好使用非磁性材料来制造,以防磁场对电子束的干扰。 磁性材料的工件经过磁粉检验或在电磁吸盘上进行磨削加工或电化学加工后,会存留 剩磁。 允许的剩磁强度为(0. 5~4)X10—4T。 当工件上剩磁强度过大时, 应进行退磁处理。 退磁的方法是将工件从工频感应磁场缓慢地移出或者将此感应磁场强度逐渐降低到零。 工件、夹具和工作台应保持良好的电接触,不允许在其间垫绝缘材料。夹具和工作台 的接头应有利于真空,尽量避免狭长的缝隙和空间大、抽气口小的所谓气袋结构。 (2)抽真空现代电子束焊机的抽真空程序是自动进行的, 这样可以保证各种真空机组和 阀门正确地按顺序进行,避免由于人为的误操作而发生事故。 保持真空室的清洁和干燥是保证抽真空速度的重要环节。应经常清洁真空室,尽量减 少真空室暴露在人气中的时间,仔细清除被焊工件上的油污并按期更换真空泵油。同样,电 子束焊机的工作环境温度就应控制在 12℃一 35℃之间, 厂房应配有空气—干燥系统以降低 环境湿度。 (3)焊前预热和焊后热处理对需要预热的工件, 一般可在工件装入真空室前进行。 根据 工件的形状、尺寸及所需要的预热温度,选择一定的加热方法(如气焊枪、加热炉、感应加 热、红外线辐射加热等)。在工件较小,加热引起的变形不会影响工件质量时,可在真空室 内用散焦电子束来进行预热,这是常使用的方法。 对需要进行焊后热处理的工件,可在真空室内或在厂件从真空室取出后进行。 电厂束焊接工艺参数主要有电子束电流、加速电压、焊接速度、聚焦电流和工作距离 等。 一般说来,熔深和加速电压、束流成正比,和束斑直径(受聚焦电流影响)、工作距离、 焊接速度成反比。 加速电压的增加可使熔深加大。在保持其他参数不变的条件下,焊缝横断面深宽比与 加速电压成正比。增加电子束流,熔深和熔宽都会增加。增加焊接速度会使焊缝变窄,熔深 减小。电子束聚焦状态对熔深及焊缝成形影响很大。焦点变小可使焊缝变窄,熔深增加。 对于不同的设备,焊接同—零件,由于电子枪结构、加速电压和真空度的差异,电子 束的束流品质也不相同, 所采用的电子束焊接工艺参数也就不同。 即使对于同一台电子束焊 接设备,焊接同一零件,也可能几组参数都适用。 如图 12 所示,钢的电子束焊接工艺参数有个较大的选择范围(阴影部分所示),针对 不同零件的具体要求,可以选择更为合适的工艺参数进行焊接。 图 12 钢的电子束焊接工艺参数图 对于确定的电子束焊接设备,加速电压一般固定不变,必须时也只做较小的调整。厚板焊接 时,应使焦点位于工件表面以下 0.5~0.75mm 的熔深处;薄板焊接时,应使焦点位于 工件表面。工作距离应在设备最佳范围内。焊接电流和焊接速度是主要调整的工艺参数。 图 12 钢的电子束焊接工艺参数图焊接热输入是焊接工艺参数综合作用的结果,对于 一种材料, 焊接厚度和焊接热输入有对应的函数关系。 电子束焊接时, 热输入的计算公式为: q=ubIb/v 式中 q—热输入: Ub—加速电压: Ib—电子束流: v—焊接速度。 热输入与电子束焊接功率成正比,与焊接速度成反比。利用焊接热输入与焊接厚度的 对应关系, 初步选定焊接工艺参数, 经实验修正后方可作为实际使用的焊接工艺参数。 此外, 还应考虑焊缝横断面、 焊缝外形及防止产生焊缝缺陷等因素, 综合选择和实验确定焊接工艺 参数 (1)薄板的焊接板厚在 0.03~2.5mm 的零件多用于仪表、压力或真空密封接头、膜盒、 封接结构、电接点等构件中。 薄板导热性差,电子束焊接时局部加热强烈。为防止过热,应采用夹具。图 8 示出薄 板膜盒零件及其装配焊接夹具,夹具材料为纯铜,对极薄厂件可考虑使用脉冲电子束流。 图 8 膜盒及其焊接夹具 1-顶尖 2-膜盒 3-电子束 4-纯铜夹具 电子束功率密度高,易于实现厚度相差很大的接头的焊接。焊接时薄板应与厚度紧贴, 适当调节电子束焦点位置,使接头两侧均匀熔化。 (2)厚板的焊接电子束可以一次焊透 300mm 的钢板,焊道的深宽比可以高达 50:1。当被焊钢板厚度在 60mm 以上时,应将 电子枪水平放置进行横焊,以利焊缝成形。电子束焦点位置对熔深影响很大,在给定的电子 束功率下,将电子束焦点调节在工件表面以下,熔深的 0.5—0.75mm 处电子束的穿透 能力最强。根据实践经验,焊前将电子束焦点调节在板材表面以下,板厚的 1/3 处,可以 发挥电子束的熔透效力并使焊缝成形良好。 焊接厚板时,保持良好的真空度有利于增大电子束焊缝的熔深。 (3)添加填充金属只有在对接头有特殊要求或者因接头准备和焊接条件的限制不能得 到足够的熔化金属时,才添加填充金属,其主要作用是: 1)在接头装配间隙过大时可防止焊缝凹陷。 2)在焊接裂纹敏感材料或异种金属接头时可防止裂纹的产生。 3)在焊接沸腾钢时,加入少量含脱氧剂(铝、锰、硅等)的焊丝,或在焊接铜时加入镍, 均有助于消除气孔。 添加填充金属的方法是在接头处放置填充金属。箔状填充金属可夹在接缝的间隙处, 丝状填充金属可用送丝机构送入或用定位焊固定。 送丝机构应保证焊丝准确地送入电子束的作用范围内。送丝嘴应尽可能靠近熔池,其 表面应有涂层以防金属飞溅物的沾污。 应选用耐热钢来制造送丝嘴。 应能方便地对送丝机构 进行调节,以改变送丝嘴到熔池的距离、送丝方向以及与工件的夹角等。焊丝应从熔池前方 送入。焊接时,采用电子束扫描有助于焊丝的熔化和改善焊缝成形。 送丝速度和焊丝直径的选择原则是使填充金属量为接头凹陷体积的 1.25 倍。 (4)定位焊用电子束进行定位焊是装夹工件的有效措施,其优点是节约装夹时间和经 费。 可以采用焊接束流或弱束流进行定位焊,对于搭接接头可用熔透法定位,有时先用弱 束流定位,再用焊接束流完成焊接。 (5)焊接可达性差的接头电子束很细、工作距离长、易于控制,所以电子束可以焊接狭 窄间隙的底部接头。这不仅可以用于生产过程,而且在修复报废零件时也非常有效。复杂形 状的昂贵铸件常用电子束来修复。 对可达性差的接头只有满足以下条件才能进行电子束焊接: 1)焊缝必须在电子枪允许的工作距离上。 2)必须有足够宽的间隙允许电子束通过,以免焊接时误伤工件。 3)在电子束的路径上应无干扰磁场。 (6)电子束扫描和偏转在焊接过程中, 采用电子束扫描可以加宽焊缝, 降低熔池冷却速 度, 消除熔透不均等缺陷, 降低对接头准备的要求 电子束扫描是通过改变偏转线圈的励 磁电流,从而使横向磁场变化来实现的。常用的电子束扫描图形有正弦形、圆形、矩形、锯 齿形等。通常电子束扫描频率为 100~1000Hz,电子束偏转角度为 2°~7°。 电子束扫描还可用来检测接缝的位置和实现焊缝跟踪,此时电子束的扫描速度可以高 达 50 一 l00m/s,扫描频率可达 20kHz。 在焊接大厚度工件时,为了防止焊接所产生的大量金属蒸汽和离子直接侵入电子枪可 设置电子束偏转装置,使电子枪轴线与工件表面的垂直方向成 5°~90°夹角,这对于大量 生产中保证电子枪工作稳定是十分有利的。图 9 所示的就是特殊偏转系统的一种形式,它 的防护作用使电子枪在大厚度焊接过程中稳定工作。 图 9 特殊偏转系统对电子枪的保护 (7)焊接缺陷及其防治和其他熔焊一样,电子束接头也会出现未熔合、咬边、焊缝下陷、 气孔、裂纹等缺陷。此外电子束焊缝特有的缺陷有熔深不均、长空洞、中部裂纹和由于剩磁 或干扰磁场造成的焊道偏离接缝等。 熔深不均出现在不穿透焊缝中。 当在焊缝底层还出现孔洞时, 称为焊缝底层钉形缺陷, 如图 10 所示。这种缺陷是高能束流焊接所特有的,它与电子束焊接时熔池的形成和金属的 流动有密切的关系。加大束斑直径可消除这种缺陷。将电子束做圆形扫描,获得图 11 所示 的功率分布, 有利于消除熔深不均。 改变电子束焦点在工件内的位置也会影响到熔深的大小 和均匀程度。适当地散焦可以加宽焊缝,有利于消除和减小熔深不均的缺陷。 图 10 非穿透焊缝底层纵剖面金相照片 图 11 消除熔深不均匀所需要的电子束功率分布 长空洞及焊缝中部裂纹都是电子束深熔焊接时所特有的缺陷, 降低焊接速度, 改进材质 有利于消除此类缺陷。

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