CN103753011A - 利用电子束焊机焊接极薄壁管的夹具及其焊接工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及焊接领域，具体涉及一种利用电子束焊机焊接极薄壁管的夹具及其焊接工艺，该夹具包括压板和芯轴，芯轴上具有纵向的散热槽，芯轴的一端装夹在电子束焊机的卡盘里，另一端的中心孔处用电子束焊机尾部气动顶尖顶紧以使芯轴保持与卡盘同轴；压板采用自然弯曲的弧形，中间有开槽可使电子束通过，压板通过螺钉固定在芯轴上方，芯轴与压板的接触部分为平面。本发明提供的夹具及其焊接工艺解决了用不连续方式焊接壁厚0.25mm以下极薄壁管的问题，焊缝成型良好，焊接质量高，并且管径可以根据需要在一定范围内调节。

Description

利用电子束焊机焊接极薄壁管的夹具及其焊接工艺
技术领域
本发明涉及极薄壁管的焊接领域，具体涉及一种利用电子束焊机焊接极薄壁管的夹具及其焊接工艺。
背景技术
现有薄壁管子的焊接，一般采用氩弧纵缝焊机或等离子弧纵缝焊机，有连续焊接和不连续焊接两种方式。连续焊接方式采用带料沿送料方向逐步卷曲焊接成长管，能够焊接壁厚0.2mm以上的管子，这种方法适合于大批量生产，如需改变管径，需要改变成套的工艺装备和成卷带料的宽度；在不连续焊接的情况下，材料经剪床下料，弯曲后在焊机的芯轴上用压板固定，实施焊接，这种焊接方式易于改变管径，但一般只能焊接壁厚0.3mm以上的管子。 
发明内容
本发明提供一种利用电子束焊机焊接极薄壁管的夹具及其焊接工艺，解决了用不连续方式焊接壁厚0.25mm以下极薄壁管的问题，并且需焊接的管径可以在一定范围内根据需要进行调节。
本发明提供一种利用电子束焊机焊接极薄壁管的夹具，包括压板和芯轴，芯轴上具有纵向的散热槽，其中芯轴的一端装夹在电子束焊机的卡盘里，另一端的中心孔处用电子束焊机尾部气动顶尖顶紧以使芯轴保持与卡盘同轴；压板采用自然弯曲的弧形，中间有开槽可使电子束通过，压板通过螺钉固定在芯轴上方，芯轴与压板的接触部分为平面，需要进行焊接的由带材卷成的极薄壁管装夹在压板和芯轴之间，其中极薄壁管的纵缝定位在散热槽的中间，并与芯轴的轴线平行。
本发明还提供一种使用上述夹具的极薄壁管焊接工艺，包括如下步骤：
极薄壁带材经精密剪床下料，然后利用弯曲模具卷圆，并将带材的有毛刺的边缘卷到内侧，装夹前用洁净航空汽油清洗待焊部分；
将卷成的极薄壁管装夹在所述夹具的压板和芯轴之间，使极薄壁管的纵缝定位在芯轴的散热槽中间，并与芯轴的轴线平行；
采用具有较大真空室、并且电子枪可沿轴线直线行走的电子束焊机，用卡盘和气动顶尖将上述夹具夹紧，在焊接前根据试验情况设置电子枪行走的方向和速度以及合适的电子枪加速电压、聚焦电流和束流，焊接时电子枪沿轴线方向行走；并通过控制卡盘的微量转动，对电子束与焊缝的相对位置进行跟踪补偿，使电子束焦点通过压板的开槽始终对准焊缝的中部。
其中，所述的极薄壁带材的材质为不锈钢、高温合金、耐蚀合金或钛合金。
与现有的焊管技术相比，本发明具有如下优势：
（1）利用本发明的夹具和电子束焊机，能够稳定地焊接壁厚在0.1~0.25mm的管子，焊缝成型良好；
（2）在高真空环境下焊接，焊缝几乎没有氧化和污染；
（3）电子束能量集中，焊缝热影响区小；
（4）需焊接的管子直径可根据芯轴的直径和真空室的尺寸，在一定范围内根据需要进行调节。
附图说明
图1为本发明实施例的夹具的整体结构示意图；
图2为本发明图1中的A-A向视图；
图3为图2中B处放大图；
图4为图1中压板的结构示意图。
图中：1、螺钉，2、卡盘，3、压板，4、芯轴，5、气动顶尖，6、极薄壁管，7、纵缝，8、开槽，9、散热槽。
具体实施方式
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
如图1所示，本发明提供一种利用电子束焊机焊接极薄壁管的夹具，包括卡盘、压板、芯轴和气动顶尖，芯轴的一端装夹在卡盘里，另一端的中心孔处用尾部气动顶尖顶紧以使芯轴保持与卡盘同轴；压板采用自然弯曲的弧形，并通过螺钉固定在芯轴上方。
如图2和图3所示，芯轴与压板的接触部分为平面，压板的中间有开槽可使电子束通过，芯轴上具有纵向的散热槽，既保证焊接过程的能量集中，又能减小焊接热影响区；需要进行焊接的由带材卷成的极薄壁管装夹在压板和芯轴之间，其中极薄壁管的纵缝定位在散热槽的中间，并与芯轴的轴线平行。
如图4所示，压板采用自然弯曲的弧形，当压板压紧时，可保证极薄壁管的纵缝两侧沿长度方向的压力均匀分布，提高焊接质量。
另外，本发明还提供一种利用上述夹具的极薄壁管焊接工艺，包括如下步骤：
极薄壁带材经精密剪床下料，然后利用弯曲模具卷圆，并将带材的有毛刺的边缘卷到内侧，装夹前用洁净航空汽油清洗待焊部分；
将卷成的极薄壁管装夹在所述夹具的压板和芯轴之间，使极薄壁管的纵缝定位在芯轴的散热槽中间，并与芯轴的轴线平行；
采用具有较大真空室、并且电子枪可沿轴线直线行走的电子束焊机，焊接前根据试验情况设置电子枪行走的方向和速度以及合适的电子枪加速电压、聚焦电流和束流，焊接时电子枪沿轴线方向行走；并通过控制卡盘的微量转动，对电子束与纵缝的相对位置进行跟踪补偿，使电子束焦点通过压板的开槽始终对准纵缝的中部。
本发明中，用于卷制极薄壁管的带材的材质为不锈钢、高温合金、耐蚀合金或钛合金。
具体焊接时，需要改变管径时，只要改变管子周长方向的下料尺寸即可，管子的最小直径不能小于芯轴的直径，最大直径一般不超过卡盘轴线到真空室壁的距离。
在正式焊接之前，可以试焊一次，以确保电子束焦点能够跟踪纵缝。通过试焊确定最佳参数，使纵缝背部充分成型，成型后的焊缝光滑、平整，无塌陷、错边、气孔等缺陷。
利用此工艺，可以在短时间内获得所需材质、壁厚和直径的极薄壁管，用于某些弹性敏感元件如波纹管的试制。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种利用电子束焊机焊接极薄壁管的夹具，其特征在于：包括压板和芯轴，芯轴上具有纵向的散热槽，其中芯轴的一端装夹在电子束焊机的卡盘里，另一端的中心孔处用电子束焊机尾部气动顶尖顶紧以使芯轴保持与卡盘同轴；压板采用自然弯曲的弧形，中间有开槽可使电子束通过，压板通过螺钉固定在芯轴上方，芯轴与压板的接触部分为平面，需要进行焊接的由带材卷成的极薄壁管装夹在压板和芯轴之间，其中极薄壁管的纵缝定位在散热槽的中间，并与芯轴的轴线平行。
2.一种使用如权利要求1所述夹具的极薄壁管焊接工艺，其特征在于，包括如下步骤：
极薄壁带材经精密剪床下料，然后利用弯曲模具卷圆，并将带材的有毛刺的边缘卷到内侧，装夹前用洁净航空汽油清洗待焊部分；
将卷成的极薄壁管装夹在所述夹具的压板和芯轴之间，使极薄壁管的纵缝定位在芯轴的散热槽中间，并与芯轴的轴线平行；
采用具有较大真空室、并且电子枪可沿轴线直线行走的电子束焊机，用卡盘和气动顶尖将上述夹具夹紧，在焊接前根据试验情况设置电子枪行走的方向和速度以及合适的电子枪加速电压、聚焦电流和束流，焊接时电子枪沿轴线方向行走；并通过控制卡盘的微量转动，对电子束与焊缝的相对位置进行跟踪补偿，使电子束焦点通过压板的开槽始终对准焊缝的中部。
3.根据权利要求2所述的极薄壁管焊接工艺，其特征在于：所述的极薄壁带材的材质为不锈钢、高温合金、耐蚀合金或钛合金。
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