專利名稱：多功能真空焊接裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于焊接設備技術領域，涉及一種可同時實現(xiàn)多種真空焊接方法特別是擴散焊和空心陰極真空電弧焊接等方法的焊接裝置。
背景技術：
隨著材料科學的發(fā)展，金屬基復合材料、碳-碳復合材料、碳-碳化硅復合材料、納米材料和單晶材料等新型材料不斷出現(xiàn)，而可靠連接是這些新型材料工程應用過程中的關鍵問題之一?，F(xiàn)有技術中，擴散焊以其適焊范圍廣、焊后殘余應力小、焊縫強度高、焊接變形小以及焊后組織連續(xù)性好等優(yōu)點成為解決上述材料連接問題最理想的手段之一；同時，隨著材料虛擬加工和精密制造技術的迅速發(fā)展，擴散焊作為精密連接手段也被廣泛用于分層實體等制造技術中，它亦是連接異種材料比較理想的方法之一。此外，上世紀六、七十年代，為了解決近地軌道大型空間站的焊接問題，前蘇聯(lián)莫斯科包曼高等技術學院焊接教研室于1970年首次設計提出空心陰極真空電弧焊接工藝(Hollow cathode vacuum are welding，HCVAW)，并從1972年開始將之應用于前蘇聯(lián)的工業(yè)企業(yè)中，利用該方法可以焊接低熔點易氧化合金以及難熔合金，它較常規(guī)焊接方法的焊縫機械性能要更好、深寬比更大、電弧可控性能也更為優(yōu)越；隨著空間技術的發(fā)展和特種金屬或合金焊接問題的提出，自1980年代以來美、日等國家也競相開展了空心陰極真空電弧焊接技術的研究工作，并成功地進行了鈦合金、鋁合金及鋁鎂合金的焊接。由于擴散焊設備和空心陰極真空電弧焊接設備對工作環(huán)境和被焊件的表面加工質量要求很高而且設備制造比較復雜，主要來源依靠進口，價格十分昂貴，因此多年來國內(nèi)僅僅就這種具有優(yōu)秀品質的焊接方法用于航空、航天、原子能等高技術領域的少數(shù)科研機構，顯然，上述焊接設備的稀缺已經(jīng)嚴重阻礙了國內(nèi)先進材料(陶瓷基復合材料、金屬基復合材料)連接、制備以及精密加工成型等技術領域的發(fā)展。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種結構簡單、使用方便、成本低、可同時實現(xiàn)真空擴散焊、空心陰極真空電弧焊及真空充氬氬弧焊等多種真空焊接方法的多功能真空焊接裝置。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的而設計的技術解決方案的要點是所提供的多功能真空焊接裝置具有一個采用機械泵和/擴散泵工作的真空室，在真空室內(nèi)設有工件放置臺，在工件放置臺上設有由擴散焊/TIG焊轉換開關控制的高頻感應加熱焊接器和TIG焊接器。本裝置工作過程中，將需待焊接的工件置于具有工作真空度的真空室內(nèi)，通過選擇擴散焊/TIG焊轉換開關使工件焊接器以真空擴散焊的方式或以空心陰極真空電弧焊的方式工作，在轉換開關處在擴散焊方式時，裝置可實現(xiàn)對工件進行真空擴散焊、真空釬焊焊接過程的自動或手動控制，當轉換開關處在TIG焊時，裝置可實現(xiàn)對工件進行真空電弧焊、真空充氬氬弧焊焊接過程的自動或手動控制。
與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的結構簡單、使用方便，由于充分利用了真空資源，大大地降低了設備的成本，其技術方案的實施應用有利于推動我國低成本擴散焊等焊接設備的產(chǎn)品化進程。


圖1為本實用新型所述多功能真空焊接裝置的外觀圖。
圖2為該裝置做真空擴散焊時的工作布局結構示意圖。
圖3為該裝置做空心電極電弧焊與充氬TIG焊時真空室內(nèi)的工作布局結構示意圖。
具體實施方式
參見附圖，本實用新型所述的多功能真空焊接裝置主要由真空系統(tǒng)、以PLG為主控單元的控制系統(tǒng)、工件焊接器、工件放置臺及冷卻系統(tǒng)等組成。真空系統(tǒng)是由真空室1、機械泵18、擴散泵8、真空閥15、16、17、充氣閥和高、低真空硅管等組成的二級體系，它可在30分鐘內(nèi)將φ700×600的真空室1從大氣壓抽到7.6×10-3Pa的工作真空度。工件放置臺設于真空室1內(nèi)，由一個可在電動機7和減速機6帶動下沿真空室豎向轉動的底盤轉臺22構成，由于裝置進行擴散焊時無需真空室內(nèi)旋轉底盤機構，并且旋轉機構的承壓能力有限，所以在做擴散焊時工件放置臺由一個可將工件11與減速機轉軸9隔離的底面帶有凹槽的保護蓋板10構成。工件焊接器包括由擴散焊/TIG焊轉換開關控制的高頻感應加熱焊接器和TIG焊接器，其中高頻感應加熱焊接器包括一個設在蓋板10上的由串聯(lián)雙氣缸3和上、下壓頭4、5構成的雙氣缸串聯(lián)加壓系統(tǒng)以及一個設在上、下壓頭4、5之間的由高頻感應加熱電源2和感應圈12構成的高頻感應加熱系統(tǒng)；TIG焊接器由設在底盤轉臺22上方的帶焊槍調(diào)節(jié)機構24的空心或實心TIG電極焊槍23構成。
本實用新型所具有的主要功能包括(1)、裝置可實現(xiàn)傳統(tǒng)恒溫、恒壓擴散焊和分階段擴散焊；(2)、裝置可實現(xiàn)真空空心陰極電弧焊；(3)、裝置可實現(xiàn)真空充氬氬弧焊；(4)、裝置可實現(xiàn)真空釬焊，真空釬焊可以用高頻感應加熱或真空空心陰極電孤加熱這兩種方式進行。由于擴散焊和真空電弧焊是本焊接裝置主要的焊接方法，同時這兩種方法也是實現(xiàn)其它焊接方法的基礎，所以本文將主要對裝置的這兩種工作形式加以敘述。
利用該裝置進行真空擴散焊時的工作結構如圖2所示。工作過程中，調(diào)定轉換開關至擴散焊位，將工件11裝卡在真空室1內(nèi)高頻感應加熱系統(tǒng)的上、下壓頭4、5之間(此時用底面帶有凹槽的保護蓋板10將轉軸9與下壓頭5隔離)；通過真空系統(tǒng)對真空室1內(nèi)抽真空，待室內(nèi)真空度達到7.6×10-3Pa后，通過雙氣缸串聯(lián)加壓系統(tǒng)施加焊接壓力，同時開啟高頻感應電源2使感應圈12對工件11進行加熱焊接，期間通過PID調(diào)節(jié)的智能溫控表對加熱和保溫溫度進行控制；焊接及保溫時間到后，自動關閉加熱電源，待工件溫度冷卻至120℃以下，卸載，然后打開真空室1，取出工件11。為了實現(xiàn)分階段擴散焊工藝，裝置最多可設置五個加熱階段和五個保溫階段，最高加熱溫度為1200℃，控制精度為±1℃，加壓系統(tǒng)的壓力范圍在500～35000N，壓力控制精度在±3％，串聯(lián)雙氣缸不僅可實現(xiàn)恒溫恒壓擴散焊，還可在擴散焊時對工件進行分段加載。
在進行真空空心陰極電弧焊及真空充氬TIG焊時，需要撤除置于真空室底1部的保護蓋板10并取掉感應圈12，換成TIG焊電源(焊接纜線)25，利用設在底盤轉臺22上方的帶焊槍調(diào)節(jié)機構24的空心或實心TIG電極焊槍23對工件11進行焊接。真空室內(nèi)的結構布局如圖3所示，焊接時可根據(jù)不同的工件尺寸要求對底盤轉臺22的旋轉參數(shù)進行調(diào)節(jié)。
附圖中的其它標號分別為13、兩位三通電磁氣閥；14、二位五通電磁氣閥；19通水管路；20、通離子氣管路；21、充氣針閥；26、壓力傳感器。
權利要求1.一種多功能真空焊接裝置，其特征在于具有一個采用機械泵(18)和/擴散泵(8)工作的真空室(1)，在真空室(1)內(nèi)設有工件放置臺，在工件放置臺上設有由擴散焊/TIG焊轉換開關控制的高頻感應加熱焊接器和TIG焊接器。
2.如權利要求1所述的多功能真空焊接裝置，其特征在于所說的工件放置臺為一個底面帶有凹槽的保護蓋板(10)，所說高頻感應加熱焊接器包括一個設在蓋板(10)上的由串聯(lián)雙氣缸(3)和上、下壓頭(4、5)構成的雙氣缸串聯(lián)加壓系統(tǒng)以及一個設在上、下壓頭(4、5)之間的由高頻感應加熱電源(2)和感應圈(12)構成的高頻感應加熱系統(tǒng)。
3.如權利要求1所述的多功能真空焊接裝置，其特征在于所說的工件放置臺由一個可沿真空室豎向轉動的底盤轉臺(22)構成，所說TIG焊接器由設在轉臺(22)上方的帶焊槍調(diào)節(jié)機構(24)的空心或實心TIG電極焊槍(23)構成。
專利摘要本實用新型涉及一種可同時實現(xiàn)多種真空焊接方法的焊接裝置，具有一個采用機械泵和/擴散泵工作的真空室，在真空室內(nèi)設有工件放置臺，在工件放置臺上設有由擴散焊/TIG焊轉換開關控制的高頻感應加熱焊接器和TIG焊接器。工作時將需待焊接的工件置于真空室內(nèi)，通過選擇擴散焊/TIG焊轉換開關使工件焊接器以真空擴散焊或空心陰極真空電弧焊等方式對工件進行焊接。本實用新型的結構簡單、使用方便，成本低，有利于推動我國低成本真空擴散焊等焊接設備的產(chǎn)品化進程。
文檔編號B23K13/00GK2693399SQ20042004196
公開日2005年4月20日 申請日期2004年5月25日 優(yōu)先權日2004年5月25日
發(fā)明者張斌升, 程功善, 徐金林 申請人:西安松立焊接工程自動化有限責任公司