CN103612006B - 太阳翼机构连接杆真空电子束焊接方法 - Google Patents
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Abstract
一种太阳翼机构连接杆真空电子束焊接方法，其特征在于包括如下步骤：①对连接杆、齿圈进行清洗，去除杂质和污物，再对连接杆和齿圈进行装配，装配间隙小于0.05mm；②电子束焊接：焊接真空度高于5×10-4mbar。采用本发明得到的钛合金太阳翼机构连接杆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。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳翼机构中连接杆与齿圈的焊接方法，属于焊接技术领域。
背景技术
现有随着我国空间飞行器技术的迅速发展，空间飞行器的结构日趋复杂，功能不断增多，需要采取各种机构完成各种不同的任务。太阳翼展开机构是卫星的主要组成部分，其主要功能是带动电池阵转动，使其法线基本上与太阳光束重合，以获取尽可能多的太阳能，从而为卫星提供尽可能多的电能。太阳翼能否展开是卫星能否正常工作的先决条件，太阳翼不能正常展开，将会造成灾难性的后果，给国家造成重大损失。一般情况下，折叠式太阳翼分布于卫星沿轨道飞行方向两侧，每折太阳翼都由三块电池板、一块互连板、压紧释放装置、伸展锁定机构、板间铰链和爆炸螺栓等组成。太阳翼依靠压紧机构收拢折叠于卫星本体侧壁上，当卫星进入轨道后，压紧机构释放，由板间铰链内的驱动扭簧使各板展开，最后展成一个平面的太阳电池阵。
连接杆是太阳翼板之间的连接传动部件，对太阳翼板的顺利展开起到关键作用，最初设计钛合金太阳翼机构连接杆采用整体机加工工艺，但由于齿圈上的内齿根部不易进行加工，因此改为连接方式，故需要对连接杆和齿圈进行焊接，并且，其具有较高的焊接精度和焊接可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种焊接质量高的太阳翼机构连接杆真空电子束焊接方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种太阳翼机构连接杆真空电子束焊接方法，其特征在于包括如下步骤：
首先对各部分焊件进行清洗，再对连接杆和齿圈进行装配、焊接。装配采用专用工装卡具，装配间隙小于0.05mm。
1.电子束焊接工艺：
(1)电子束焊接工艺参数的选择：
a.加速电压的选择
加速电压通常采用设备的额定电压，本发明采用60kV中压电子束焊机，加速电压为60kV。
b.焊接速度的选择
钛合金焊接通常选用较高的焊接速度，线速度一般选用1000mm/min～1200mm/min。试验证明，采用该焊接速度进行焊接，焊缝成形良好。
c.聚焦电流的选择
鉴于航天产品对焊缝外观质量要求较高，且焊缝熔深一般较浅(通常为3mm以下)，焊接中一般采用虚焦焊接。考虑到焊缝距离外圆只有3.0mm左右，钛合金热容较小，焊接过程中容易产生烧塌，通过大量实验，最后确定选用表面聚焦，聚焦电流为2.75±0.02A。
d.焊接束流的选择
根据对焊接熔深的要求，采取不同的焊接束流对试验件进行焊接，根据焊缝解剖后熔深测量结果，当采用4.0mA～5.0mA的焊接束流焊接时，可获得满足要求的熔深。
e.焊接真空度：为增加电子束穿透能力并减少气孔率易采用真空焊接，真空度高于5×10-4mbar。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
真空电子束焊接是指在真空环境下，利用会聚的高速电子流轰击焊缝处所产生的热能使被焊金属熔合的一种焊接方法。真空电子束焊接具有穿透能力强、焊接速度快、热影响区小、焊接应力小、焊缝深宽比大、焊接质量好等特点。同时，真空电子束焊接具有很高的能量密度，对于精密构件的焊接，具有传统焊接方法难以比拟的优势，所以特别适用于钛合金太阳翼机构连接杆等精密产品的焊接。
本发明采用真空电子束焊接工艺，可精确控制束流能量、焦点位置、焊接速度等工艺参数，通过调整电子束能量分布，避免了传统焊接温度过高所引起的零件变形问题，提高了焊接精度，并有效解决了钛合金焊接时的散热问题，避免了烧塌缺陷的产生，获得了外观质量、内部质量和熔深均满足焊接技术要求的钛合金太阳翼机构连接杆焊接成品。采用本发明工艺得到的钛合金太阳翼机构连接杆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。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1，对一批共30件钛合金太阳翼机构连接杆产品进行焊接，焊缝熔深1.1mm。
焊接前对连接杆、齿圈进行清洗，去除杂质和污物，再对连接杆和齿圈进行装配，装配间隙小于0.05mm。
采用60kV中压数控电子束焊机，其主要焊接工艺参数如下：
加速电压为59.5kV，焊接束流为4.0mA，选用表面聚焦，聚焦电流为2.77A，焊接速度为1000mm/min，焊接真空度为5×10-4mbar。
对产品焊缝进行外观检测和X射线检测，合格率为100％。
实施例2，对一批共20件钛合金太阳翼机构连接杆产品进行焊接，焊缝熔深1.2mm。
焊接前对连接杆、齿圈进行清洗，去除杂质和污物，再对连接杆和齿圈进行装配，装配间隙小于0.05mm。
采用60kV中压数控电子束焊机，其主要焊接工艺参数如下：
加速电压为60kV，焊接束流为4.2mA，选用表面聚焦，聚焦电流为2.76A，焊接速度为1100mm/min，焊接真空度为5×10-4mbar。
对产品焊缝进行外观检测和X射线检测，合格率为100％。
实施例3，对一批共20件钛合金太阳翼机构连接杆产品进行焊接，焊缝熔深1.3mm。
焊接前对连接杆、齿圈进行清洗，去除杂质和污物，再对连接杆和齿圈进行装配，装配间隙小于0.05mm。
采用60kV中压数控电子束焊机，其主要焊接工艺参数如下：
加速电压为60kV，焊接束流为4.4mA，选用表面聚焦，聚焦电流为2.75A，焊接速度为1200mm/min，焊接真空度为4.5×10-4mbar。
对产品焊缝进行外观检测和X射线检测，合格率为100％。
实施例4，对一批共20件钛合金太阳翼机构连接杆产品进行焊接，焊缝熔深1.4mm。
焊接前对连接杆、齿圈进行清洗，去除杂质和污物，再对连接杆和齿圈进行装配，装配间隙小于0.05mm。
采用60kV中压数控电子束焊机，其主要焊接工艺参数如下：
加速电压为60kV，焊接束流为4.6mA，选用表面聚焦，聚焦电流为2.74A，焊接速度为1000mm/min，焊接真空度为4.5×10-4mbar。
对产品焊缝进行外观检测和X射线检测，合格率为100％。
实施例5，对一批共20件钛合金太阳翼机构连接杆产品进行焊接，焊缝熔深1.5mm。
焊接前对连接杆、齿圈进行清洗，去除杂质和污物，再对连接杆和齿圈进行装配，装配间隙小于0.05mm。
采用60kV中压数控电子束焊机，其主要焊接工艺参数如下：
加速电压为60.0kV，焊接束流为4.8mA，选用表面聚焦，聚焦电流为2.73A，焊接速度为1100mm/min，焊接真空度为4.5×10-4mbar。
对产品焊缝进行外观检测和X射线检测，合格率为100％。
实施例6，对一批共20件钛合金太阳翼机构连接杆产品进行焊接，焊缝熔深1.2mm。
焊接前对连接杆、齿圈进行清洗，去除杂质和污物，再对连接杆和齿圈进行装配，装配间隙小于0.05mm。
采用60kV中压数控电子束焊机，其主要焊接工艺参数如下：
加速电压为60kV，焊接束流为5.0mA，选用表面聚焦，聚焦电流为2.75A，焊接速度为1200mm/min，焊接真空度为4.5×10-4mbar。
对产品焊缝进行外观检测和X射线检测，合格率为100％。
Claims (2)
1.一种太阳翼机构连接杆真空电子束焊接方法，其特征在于包括如下步骤：
①对连接杆、齿圈进行清洗，去除杂质和污物，再对连接杆和齿圈进行装配，装配间隙小于0.05mm；
②电子束焊接：
a.加速电压为60kV；
b.焊接速度为1000mm/min～1200mm/min；
c.聚焦电流为2.73A～2.77A。
d.焊接束流的为4.0mA～5.0mA；
e.焊接真空度高于5×10-4mbar；
所述的连接杆采用钛合金。
2.根据权利要求1所述的太阳翼机构连接杆真空电子束焊接方法，其特征在于所述电子束焊接中焊接速度为1100mm/min，.聚焦电流为2.75A，焊接束流的为4.5mA。
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