密封殼體組件內(nèi)套磁鐵薄壁筒體的焊接方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種密封殼體組件內(nèi)套磁鐵薄壁筒體的焊接方法，利用本發(fā)明方法可以顯著提高鋁合金薄壁密封殼體組件焊接效率，且質(zhì)量穩(wěn)定、接頭光亮、熔化均勻，可形成連續(xù)致密焊道。本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：用夾具將內(nèi)外殼焊縫對(duì)接處緊密貼合在一起，對(duì)裝配組件圓周接縫處實(shí)施環(huán)行焊縫脈沖電子束定位點(diǎn)焊；利用電子束偏轉(zhuǎn)角度補(bǔ)償電子束受洛倫茲力發(fā)生的偏轉(zhuǎn)距離；以脈沖電子束前陡后緩脈沖波形，控制電子束熱輸入總量，利用束流上升下降時(shí)所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行焊接；在設(shè)定較小的脈沖功率和蒸汽壓力減小的情況下，延長(zhǎng)3～5s脈沖后沿，緩慢下降，再將電子束焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)到工件表面以下0.5mm以內(nèi)，將待焊接頭部位表面熔化焊接成一體，形成連續(xù)焊道。
【專利說(shuō)明】密封殼體組件內(nèi)套磁鐵薄壁筒體的焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明是關(guān)于密封殼體組件內(nèi)套裝有磁鐵的薄壁筒體的焊接方法，特別要求承受壓強(qiáng)大、泄漏率低密封產(chǎn)品，內(nèi)裝有磁鐵的密封殼體組件的焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金薄壁密封殼體是燃油測(cè)控系統(tǒng)上典型高壓密封產(chǎn)品，其制造的精度直接影響燃油測(cè)控系統(tǒng)的重要特性。因此，對(duì)殼體組件連接有嚴(yán)格要求。通常密封殼體組件連接主要有釬焊和熔化焊接兩種加工方式。作為最后一道工序，焊后無(wú)余量加工，因此對(duì)焊接變形控制要求嚴(yán)格，更不允許焊縫穿透密封殼體，否則失去密封作用。這種壁厚僅為0.5mm的密封殼體組件采用真空電子束封焊，真空電子束焊接設(shè)備不僅成本高，設(shè)備復(fù)雜，而且焊接中的氣孔問(wèn)題很難解決。常規(guī)焊接方法采用釬焊，釬焊輸出熱量過(guò)大、熱影響區(qū)過(guò)寬、焊接變形嚴(yán)重，同軸度無(wú)法控制在0.05mm以內(nèi)，難以滿足使用要求，很難從工藝參數(shù)上對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行有效控制，無(wú)法從根本上避免焊接變形現(xiàn)象，造成零件報(bào)廢。由于密封殼體組件內(nèi)部裝有磁鐵，采用常規(guī)電子束焊接方法，電子束在磁場(chǎng)中易受洛倫茲力影響，發(fā)生位移和偏離焊縫；加之電子束功率密度過(guò)高、穿透力過(guò)強(qiáng)、能量過(guò)于集中，容易出現(xiàn)表面成形不夠均勻，焊縫的后1/3段表面有凹陷缺陷，產(chǎn)生這種缺陷的主要原因是由于殼體過(guò)薄，熱容量相對(duì)較小，焊接過(guò)程中不同的時(shí)間段零件溫升差異很大，特別是在焊接環(huán)焊縫的后1/3段，由于電子束焊接過(guò)程的加熱和前段焊縫的熱傳導(dǎo)，零件升溫已較高，焊縫金屬熔化量相對(duì)前2/3段要大，焊縫成形較前2/3段寬且形成深淺不一的凹陷現(xiàn)象，從而造成零件焊后變形嚴(yán)重，同軸度無(wú)法控制在0.05mm以內(nèi)，當(dāng)焊深超過(guò)止口線時(shí)極易出現(xiàn)局部燒穿、焊漏，造成零件報(bào)廢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提出一種操作簡(jiǎn)便、質(zhì)量穩(wěn)定、效率較高，焊接熔深適中、焊縫規(guī)則、接頭光亮、熔化均勻，可形成連續(xù)致密焊道，并能克服電子束磁場(chǎng)洛倫茲力干擾的焊接方法。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種密封殼體組件內(nèi)套磁鐵薄壁筒體的焊接方法，其特征在于包括如下步驟:
(a)首先利用夾具將內(nèi)外殼焊縫對(duì)接處緊密貼合在一起，在電子束焊機(jī)上對(duì)裝配組件圓周接縫處實(shí)施若干點(diǎn)脈沖電子束定位點(diǎn)焊，焊點(diǎn)沿環(huán)行焊縫均布；
(b)利用電子束偏轉(zhuǎn)角度補(bǔ)償電子束因在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力發(fā)生偏轉(zhuǎn)距離2?
3mm ；
(C)在焊接程序中設(shè)置電子束反方向偏轉(zhuǎn)角度3?5°，在加速電壓為50?60kV，束流為8?10mA，聚焦電流700?800mA工藝參數(shù)中取任意一具體數(shù)值，設(shè)定脈沖電子束焊接程序:以脈沖電子束流上升為2?3s、下降時(shí)間為3?5s的前陡后緩脈沖波形，控制電子束熱輸入總量，使束流按照脈沖波形前陡后緩的斜率快速上升到峰值后，降低I?2mA焊接束流，加大10?20mA聚焦電流，減小5?10°電子束匯聚角，增大電子束的活性區(qū)域，分散電子束流功率密度，利用束流上升下降時(shí)所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行焊接；然后在設(shè)定較小的脈沖功率和蒸汽壓力減小的情況下，延長(zhǎng)3?5s脈沖后沿，緩慢下降，排除熔池內(nèi)的非溶解氣體，以使已熔金屬填滿在脈沖起始階段內(nèi)形成的凹坑；再將電子束焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)到工件表面以下0.5mm以內(nèi)，將待焊接頭部位表面熔化焊接成一體，形成連續(xù)致密的焊道。
[0005]本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果:
本發(fā)明根據(jù)鋁合金薄壁密封殼體組件的特點(diǎn)，合理設(shè)置電子束反方向偏轉(zhuǎn)角度和設(shè)定脈沖電子束焊接程序，補(bǔ)償電子束因在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力發(fā)生偏轉(zhuǎn)距離。以“前陡后緩”脈沖波形，使束流按照脈沖波形“前陡后緩”的斜率快速上升到峰值后，材料迅速加熱以改善吸收性，隨后緩慢下降并維持繼續(xù)加熱，避免強(qiáng)烈飛濺的同時(shí)增加熔深。利用束流上升下降時(shí)所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行焊接，在設(shè)定較小的脈沖功率下，蒸汽壓力減小的情況下，延長(zhǎng)脈沖后沿，緩慢下降，徹底排除熔池內(nèi)的非溶解氣體，防止熔池金屬冷凝后形成氣孔，以使已熔金屬填滿在脈沖起始階段內(nèi)形成的凹坑。將電子束焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)到工件表面以下0.5_，通過(guò)合理匹配工藝參數(shù)、焊接速度，將待焊接頭部位表面熔化焊接成一體，形成連續(xù)致密的焊道，通過(guò)程序設(shè)置，利用脈沖電子束對(duì)密封殼體組件整體施焊，對(duì)電子束焊接設(shè)備無(wú)其他要求，操控簡(jiǎn)便、批量生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定、精確可控、效率較高；利用電子束反方向偏轉(zhuǎn)補(bǔ)償磁場(chǎng)干擾，使電子束準(zhǔn)確對(duì)中焊縫，焊接后熔深適中、焊縫規(guī)則、接頭光亮、熔化均勻，焊道致密；本發(fā)明所述脈沖電子束焊接方法相對(duì)于釬焊加工方法，變形小、精度高、工藝簡(jiǎn)單、制造成本低，且生產(chǎn)效率高；相對(duì)于常規(guī)電子束焊接，克服了電子束在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力影響，發(fā)生位移，偏離焊縫現(xiàn)象，穩(wěn)定性好、可靠性高、密封效果好。本發(fā)明所述加工方法是對(duì)密封殼體組件整體施焊，所需工藝流程簡(jiǎn)單，成型效率高，焊后同軸度控制在0.05mm以內(nèi)，熱變形量極小、經(jīng)高壓密封試驗(yàn)，焊接強(qiáng)度可承受5Mpa以上壓強(qiáng)、泄漏率穩(wěn)定在SXlO-uiPa.m3/s左右，產(chǎn)品合格率達(dá)到100%，完全滿足設(shè)計(jì)要求。
[0006]本發(fā)明操作簡(jiǎn)便、質(zhì)量穩(wěn)定、效率較高，焊接后密封殼體組件同軸度能夠控制在
0.05mm以內(nèi)，接頭光亮、熔化均勻、焊縫致密。解決了常規(guī)焊接工藝復(fù)雜、熱變形嚴(yán)重、密封性差、可靠性低的問(wèn)題。本方法適用于任意不同材料內(nèi)裝磁鐵薄壁密封殼體的焊接加工。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是本發(fā)明密封殼體組件脈沖電子束焊接示意圖。
[0008]圖中:1.外殼，2.內(nèi)殼，3.磁鐵。
【具體實(shí)施方式】
[0009]以下實(shí)施例中將進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而對(duì)本發(fā)明沒(méi)有限制。
[0010]參見(jiàn)圖1。密封殼體組件有一個(gè)鋁合金中空薄殼體的外殼1，其內(nèi)有一個(gè)可以通過(guò)電子束1、電子束II固聯(lián)的圓柱體內(nèi)殼2。磁鐵3通過(guò)薄壁筒體內(nèi)殼2裝配在底端。帶有內(nèi)殼2的外殼I可以通過(guò)電子束1、電子束II將其內(nèi)殼2和磁鐵3密封在中空薄殼體內(nèi)，形成一個(gè)密封體。根據(jù)本發(fā)明的焊前準(zhǔn)備，可以采用常規(guī)的用化學(xué)方法去除密封殼體組件接頭表面的氧化物，焊前用有機(jī)清洗劑對(duì)待焊處接頭附近嚴(yán)格的清洗。然后通過(guò)專用夾具將內(nèi)外殼體緊密貼合在一起，裝夾在三爪卡盤上，為利于電子束均勻熔化殼體組件，內(nèi)、外殼對(duì)接處部位軸線垂直電子束方向，采用專用夾具將內(nèi)外殼緊密貼合，通過(guò)夾具上的螺母對(duì)內(nèi)外殼施加一定預(yù)緊力，以控制焊接后，軸、徑兩個(gè)方向的收縮、減小角變形和彎曲變形，預(yù)緊力的大小由夾具上的螺紋調(diào)整。
[0011]首先對(duì)裝配組件圓周接縫處實(shí)施若干點(diǎn)脈沖電子束定位點(diǎn)焊，定位焊點(diǎn)在環(huán)行焊縫上均布，以減小環(huán)行焊縫在焊接過(guò)程中因局部受熱引起的變形，同時(shí)避免受熱導(dǎo)致待焊處張口，確保焊接密封性。
[0012]為確保校正后的電子束軌跡對(duì)中焊縫，準(zhǔn)確焊接，在電子束受到磁場(chǎng)洛倫茲力發(fā)生偏轉(zhuǎn)距離2?3_時(shí)，通過(guò)程序設(shè)置電子束反方向的偏轉(zhuǎn)角度3?5°，補(bǔ)償電子束偏轉(zhuǎn)距離，使電子束對(duì)中焊縫，準(zhǔn)確焊接。因此根據(jù)鋁合金薄壁密封殼體內(nèi)裝磁鐵進(jìn)行焊接特點(diǎn)，可以在焊接程序中合理設(shè)置電子束反方向偏轉(zhuǎn)角度3?5°，以補(bǔ)償電子束因在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力發(fā)生偏轉(zhuǎn)距離2?3mm。
[0013]在電子束焊機(jī)上設(shè)定脈沖電子束焊接程序，在加速電壓為50?60kV，束流為8?IOmA,聚焦電流700?800mA工藝參數(shù)中，取任意一具體數(shù)值，通過(guò)程序設(shè)置，以脈沖電子束流上升為2?3s、下降時(shí)間為3?5s的“前陡后緩”脈沖波形，使束流按照脈沖波形“前陡后緩”的斜率快速上升到峰值后，緩慢下降，在降低I?2mA焊接束流時(shí)，加大10?20mA聚焦電流，減小5?10°電子束會(huì)聚角，增大電子束的活性區(qū)域，分散電子束流功率密度；控制電子束熱輸入總量，利用束流上升下降時(shí)所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行焊接，在設(shè)定較小的脈沖功率下，蒸汽壓力減小的情況下，延長(zhǎng)3?5s脈沖后沿，緩慢下降，徹底排除熔池內(nèi)的非溶解氣體，防止熔池金屬冷凝后形成氣孔，以使已熔金屬填滿在脈沖起始階段內(nèi)形成的凹坑。
[0014]電子束焦點(diǎn)位置對(duì)熔深影響很大，在設(shè)定較小的脈沖功率下，將電子束焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)到工件表面以下0.5mm左右，最大限度發(fā)揮電子束熔透效力并使焊縫成形良好，以消除熔深不均的缺陷。
[0015]在焊接后處理中，在電子束焊機(jī)上將電子束設(shè)置成橢圓波形，X方向掃描幅值為2?3mm，Y方向掃描幅值為4?6mm，掃描頻率為50?60Hz，對(duì)焊縫進(jìn)行修飾。
[0016]焊縫熔寬、熔深由焊接程序及工藝參數(shù)決定。對(duì)于不同材質(zhì)、厚度的殼體組件只需調(diào)整脈沖波形、重新設(shè)置工藝參數(shù)即可改變輸入焊接熱量完成加工。
[0017]通過(guò)上述措施，使脈沖電子束將內(nèi)部裝有磁鐵的鋁合金密封殼體組件熔化焊接成一體，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度密封連接。重新設(shè)置脈沖波形、電子束反方向偏轉(zhuǎn)角度，焊接工藝參數(shù)可進(jìn)行不同厚度、不同材質(zhì)、不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下的高壓密封產(chǎn)品焊接。
【權(quán)利要求】
1.一種密封殼體組件內(nèi)套磁鐵薄壁筒體的焊接方法，其特征在于包括如下步驟: (a)首先用夾具將內(nèi)外殼焊縫對(duì)接處緊密貼合在一起，在電子束焊機(jī)上對(duì)裝配組件圓周接縫處實(shí)施若干點(diǎn)脈沖電子束定位點(diǎn)焊，焊點(diǎn)沿環(huán)行焊縫均布； (b)利用電子束偏轉(zhuǎn)角度補(bǔ)償電子束受磁場(chǎng)洛倫茲力發(fā)生的偏轉(zhuǎn)距離； (c)在加速電壓為50?60kV，束流為8?10mA，聚焦電流700?800mA工藝參數(shù)中取任意一具體數(shù)值，設(shè)定脈沖電子束焊接程序:以脈沖電子束流上升為2?3s、下降時(shí)間為3?5s的前陡后緩脈沖波形，控制電子束熱輸入總量，使束流按照脈沖波形前陡后緩的斜率快速上升到峰值后，降低I?2mA焊接束流，加大10?20mA聚焦電流，減小5?10°電子束匯聚角，增大電子束的活性區(qū)域，分散電子束流功率密度，利用束流上升下降時(shí)所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行焊接；然后在設(shè)定較小的脈沖功率和蒸汽壓力減小的情況下，延長(zhǎng)3?5s脈沖后沿，緩慢下降，排除熔池內(nèi)的非溶解氣體，以使已熔金屬填滿在脈沖起始階段內(nèi)形成的凹坑；再將電子束焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)到工件表面以下0.5mm以內(nèi)，將待焊接頭部位表面熔化焊接成一體，形成連續(xù)致密的焊道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封殼體組件內(nèi)套磁鐵薄壁筒體的焊接方法，其特征在于，在焊接后處理中，在電子束焊機(jī)上將電子束設(shè)置成橢圓波形，在X方向掃描幅值為2?3mm，在Y方向掃描幅值為4?6mm，掃描頻率為50?60Hz，對(duì)焊縫進(jìn)行修飾。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封殼體組件內(nèi)套磁鐵薄壁筒體的焊接方法，其特征在于，在電子束受到磁場(chǎng)洛倫茲力發(fā)生偏轉(zhuǎn)距離2?3mm時(shí)，在程序中將電子束反方向的偏轉(zhuǎn)角度設(shè)置為3?5°，補(bǔ)償電子束偏轉(zhuǎn)距離，使電子束對(duì)中焊縫，準(zhǔn)確焊接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封殼體組件內(nèi)套磁鐵薄壁筒體的焊接方法，其特征在于，用夾具將內(nèi)外殼緊密貼合，通過(guò)夾具上的螺母對(duì)內(nèi)外殼施加預(yù)緊力，以控制焊接后，軸、徑兩個(gè)方向的收縮、減小角變形和彎曲變形，預(yù)緊力的大小由夾具上的螺紋調(diào)整。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封殼體組件內(nèi)套磁鐵薄壁筒體的焊接方法，其特征在于，帶有內(nèi)殼(2)的外殼(I)通過(guò)電子束1、電子束II將其內(nèi)殼(2)和磁鐵(3)密封在中空薄殼體內(nèi)，形成一個(gè)密封體。
【文檔編號(hào)】B23K15/04GK103537788SQ201310437183
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】傅志勇 申請(qǐng)人:成都泛華航空儀表電器有限公司