CN104227252A - 中心负压等离子弧电子束同轴复合焊接装置及方法 - Google Patents

中心负压等离子弧电子束同轴复合焊接装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104227252A
CN104227252A CN201410459480.8A CN201410459480A CN104227252A CN 104227252 A CN104227252 A CN 104227252A CN 201410459480 A CN201410459480 A CN 201410459480A CN 104227252 A CN104227252 A CN 104227252A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electron beam
negative pressure
welding
coreless armature
gun
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410459480.8A
Other languages
English (en)
Inventor
蒋凡
王建新
陈树君
门广强
龚金龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201410459480.8A priority Critical patent/CN104227252A/zh
Publication of CN104227252A publication Critical patent/CN104227252A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K28/00—Welding or cutting not covered by any of the preceding groups, e.g. electrolytic welding
    • B23K28/02—Combined welding or cutting procedures or apparatus

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

本发明涉及一种中心负压等离子弧电子束同轴复合焊接装置及方法，属于焊接设备及方法技术领域，通过抽气装置，使置于等离子焊枪中的空心电极及其下方等离子弧中心区域处形成负压状态，电子束焊枪产生的电子束通过负压固定室与空心电极同轴的穿过电极的内腔及其下方电弧的中心负压区域，聚焦于焊接工件上，与外围同轴的等离子弧形成中心负压等离子弧电子束同轴复合焊接方法。该装置及方法通过空心电极的内腔和电弧中心区域的负压环境为电子束的传播提供了通道，避免了电子束受到常压气体分子的碰撞和冲击，极大的提高了电子束的能量密度和能量转化率。而且通过与等离子弧的复合，消除了传统电子束焊对于焊接接头加工和装配要求高的缺陷，提高了其焊接间隙适应能力。

Description

中心负压等离子弧电子束同轴复合焊接装置及方法
技术领域
本发明涉及是一种中心负压等离子弧电子束同轴复合焊接装置及方法，属于焊接设备及方法技术领域。可以应用于各工业领域的焊接、金属成型和金属零件制造。
背景技术
电子束焊是用加速和聚焦的电子束来轰击置于真空或者非真空环境中的焊接工件所产生的热能进行焊接的方法。由于电子束焊能量密度极高、穿透能力极强，焊接速度快，热影响区非常小，焊接变形小，成为21世纪最有前景的焊接方法之一。但是，电子束焊枪产生的电子束流非常小，因此对于焊接接头的加工、装配要求非常高。而且由于电子束进入到常压环境时，光束电子会受到周围气体分子的碰撞和冲击，导致光电子束的内径的增加，而且随着进入常压环境的距离增加，光束内径会极具的增加，导致光电子束的能量极具减小，能量密度极具降低。因此，电子束焊通常只能应用于真空环境中，也就是必须将焊接工件放置于真空环境中进行焊接，因此，极大限制了它的广泛应用。
在此基础上，有些研究者提出了非真空电子束焊(NVEBW)，将真空下产生的高能电子束轰击置于常压环境下的固定目标。这种方法主要是采用差动抽动式非真空电子束焊枪，主要包括一个高真空电子束发生部分和一系列独立的抽真空阶段，电子束产生后，通过一系列压力不断增加的阶段传输，最后进入常压环境中。这种方法的能量转换效率通常能够达到60％。
非真空电子束焊(NVEBW)的提出一定程度上推广了电子束焊的应用。但是电子束在常压环境中的能量损失是非常严重的。而且独立的差动抽真空阶段非常复杂。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有焊接技术的缺陷和不足，提供了一种中心负压等离子弧电子束同轴复合焊接装置及方法。通过置于等离子焊枪中的空心电极的内腔和等离子弧中心区域的负压环境为电子束的传播提供了通道，避免了电子束受到常压气体分子的碰撞和冲击，极大的提高了电子束的能量密度和能量转化率。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
中心负压等离子弧电子束同轴复合焊接装置，包括：
焊枪，其设有空心电极；
电子束焊枪，所述电子束焊枪构造成使得其产生的电子束从所述空心电极的末端进入所述空心电极的内腔并穿过所述空心电极的尖端。
所述的复合焊接装置还包括用于连通所述焊枪和所述电子束焊枪的负压固定室，所述焊枪和所述电子束焊枪均固定在所述负压固定室上，且所述电子束焊枪的出口与所述空心电极的内腔相对。
所述的复合焊接装置还包括与所述负压固定室连通的抽气装置，所述抽气装置用于使所述空心电极的的内腔及空心电极尖端的电弧的中心区域保持稳定的负压。
所述的复合焊接装置还包括用于保持负压状态的压力释放装置，其中，所述抽气装置通过所述压力释放装置与所述负压固定室连通，并且在连通所述压力释放装置和所述负压固定室的管路上设有阀门。
所述的复合焊接装置还包括用于测量和显示所述压力释放装置内的压强的压强显示装置。
所述压力释放装置的腔体体积为所述负压固定室的腔体体积的10-15倍。
所述焊枪为产生拘束电弧的等离子焊枪。
一种焊接方法，包括下述步骤：
通过抽气装置抽出压力释放装置中的气体，直至所述压力释放装置内达到负压状态，负压范围为1x10-2-20Pa；
启动高频引弧，使置于等离子焊枪内的空心电极形成等离子弧；
待电弧稳定后，打开所述阀门，连通所述压力释放装置和所述焊枪的空心电极，使空心电极内腔及其下方电弧中心形成稳定的负压区域；
启动电子束焊枪，其产生的电子束穿过负压固定室，与空心电极同轴的穿过空心电极的内腔和电弧中心的负压区域，作用于焊接工件上，保证电子束流在空心电极内腔以及空心电极和工件间的运动区域始终处于1x10-2-100Pa负压状态，实现中心负压等离子弧电子束同轴复合焊接方法。
本发明的优点在于将传统的真空电子束焊应用于常压环境下，与传统的非真空电子束焊相比，结构简单，并极大的提高了电子束的能量密度，减小了电子束传播过程的能量损失。而且通过与等离子弧的复合，消除了传统电子束焊对于焊接接头加工和装配要求高的缺陷，提高了其焊接间隙适应能力。
附图说明
图1是本焊接方法焊接工作原理示意图。
图中：1、焊接电源及其控制系统，2、等离子焊枪，3、空心电极，4、焊接工件，5、抽气装置，6、导气管路A，7、压力释放装置，8、压强显示装置，9、导气管路B，10、阀门，11、导气管路C，12、负压固定室，13、焊接电缆A，14、焊接电缆B，15、等离子弧，16、电子束焊枪，17、电子束。
具体实施方式
以下参考附图具体地说明本发明的实施方式。如图1所示为中心负压等离子弧电子束同轴复合焊接工作原理示意图，该中心负压等离子弧电子束同轴复合焊接方法，由焊接装置予以实现，焊接装置主要包括：
等离子焊枪2，其设有空心电极3；
抽气装置5，其与空心电极3的内腔连通，在建立等离子电弧15后使等离子弧15中心区域形成稳定的负压；
电子束焊枪16，其通过负压固定室12与空心电极3相连，电子束焊枪16产生的电子束17与空心电极3同轴的穿过空心电极3的内腔及等离子弧15的中心负压区域，作用于焊接工件4上。
压力释放装置7，其中，抽气装置5通过压力释放装置7与空心电极3连通，并在连通压力释放装置7和空心电极3的管路上设置有阀门10。
还包括用于测量和显示压力释放装置7内压强的压强显示装置8。
其中，抽气装置5、导气管路A6、压力释放装置7、导气管路B9、阀门10、导气管路C11、负压固定室12和空心电极3顺次相连，构成气体管路；焊接电源及其控制系统1——焊接电缆B14——焊接工件4——等离子焊枪2——焊接电缆A13——焊接电源及其控制系统1，构成一路电气回路，该焊接方法有关焊枪必须的气路和水路连接法都是常规接法。所以不再进行说明。
具体步骤如下：
启动抽气装置5，抽出压力释放装置7中的气体，直至压力释放装置7内达到1x10-2-20Pa的负压状态；通过压强显示装置8可以确定压力释放装置7中的压强值；
启动高频引弧，使置于等离子焊枪2内的空心电极3形成等离子弧15；
待等离子弧15稳定后，开通阀门10，连通压力释放装置7和等离子焊枪2的空心电极3间的气体管路，使空心电极3的内腔及其下方等离子弧15中心形成稳定的负压区域；
启动电子束焊枪16，其产生的电子束17穿过负压固定室12，与空心电极3同轴的穿过空心电极3的内腔和等离子弧15中心的负压区域，作用于焊接工件4上，实现中心负压等离子弧电子束同轴复合焊接方法。
其中，空心电极3可采用耐高温的钨合金，由于该电极材料硬而脆，可采用激光穿孔加工或者电火花穿孔机加工，以保证空心电极3内腔壁的对中性和光洁度，防止空心电极3造成电弧不稳的发生。

Claims (8)

1.中心负压等离子弧电子束同轴复合焊接装置，其特征在于：其包括：
焊枪，其设有空心电极；
电子束焊枪，所述电子束焊枪构造成使得其产生的电子束从所述空心电极的末端进入所述空心电极的内腔并穿过所述空心电极的尖端。
2.根据权利要求1所述的焊接装置，其特征在于：还包括用于连通所述焊枪和所述电子束焊枪的负压固定室，所述焊枪和所述电子束焊枪均固定在所述负压固定室上，且所述电子束焊枪的出口与所述空心电极的内腔相对。
3.根据权利要求2所述的焊接装置，其特征在于：还包括与所述负压固定室连通的抽气装置，所述抽气装置用于使所述空心电极的内腔及空心电极尖端的电弧的中心区域保持稳定的负压。
4.根据权利要求3所述的焊接装置，其特征在于：还包括用于保持负压状态的压力释放装置，其中，所述抽气装置通过所述压力释放装置与所述负压固定室连通，并且在连通所述压力释放装置和所述负压固定室的管路上设有阀门。
5.根据权利要求4所述的焊接装置，其特征在于：还包括用于测量和显示所述压力释放装置内的压强的压强显示装置。
6.根据权利要求4所述的焊接装置，其特征在于：所述压力释放装置的腔体体积为所述负压固定室的腔体体积的10-15倍。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的焊接装置，其特征在于：所述焊枪为产生拘束电弧的等离子焊枪。
8.一种焊接方法，其特征在于：包括下述步骤：
通过抽气装置抽出压力释放装置中的气体，直至所述压力释放装置内达到负压状态，负压范围为1x10-2-20Pa；
启动高频引弧，使置于等离子焊枪内的空心电极形成等离子弧；
待电弧稳定后，打开所述阀门，连通所述压力释放装置和所述焊枪的空心电极之间的气体管路，使空心电极内腔及其下方电弧中心形成稳定的负压区域；
启动电子束焊枪，其产生的电子束穿过负压固定室，与空心电极同轴的穿过空心电极的内腔和电弧中心的负压区域，作用于焊接工件上，保证电子束流在空心电极内腔以及空心电极和工件间的运动区域始终处于1x10-2-100Pa的负压状态，实现中心负压等离子弧电子束同轴复合焊接方法。
CN201410459480.8A 2014-09-10 2014-09-10 中心负压等离子弧电子束同轴复合焊接装置及方法 Pending CN104227252A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410459480.8A CN104227252A (zh) 2014-09-10 2014-09-10 中心负压等离子弧电子束同轴复合焊接装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410459480.8A CN104227252A (zh) 2014-09-10 2014-09-10 中心负压等离子弧电子束同轴复合焊接装置及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104227252A true CN104227252A (zh) 2014-12-24

Family

ID=52216626

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410459480.8A Pending CN104227252A (zh) 2014-09-10 2014-09-10 中心负压等离子弧电子束同轴复合焊接装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104227252A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105436672A (zh) * 2016-01-12 2016-03-30 北京工业大学 一种空心阴极环状负压电弧焊接方法
CN105499765A (zh) * 2016-01-12 2016-04-20 北京工业大学 熔化极环状负压电弧焊接方法
CN114113187A (zh) * 2021-10-12 2022-03-01 北京金竟科技有限责任公司 一种阴极荧光系统探头的机械对中装置及其对中方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3243570A (en) * 1963-04-30 1966-03-29 Gen Electric Automatic gas pressure control for electron beam apparatus
CN1065420A (zh) * 1991-03-29 1992-10-21 机械电子工业部哈尔滨焊接研究所 新型非真空电子束焊接方法及焊炬
CN1111897A (zh) * 1993-12-21 1995-11-15 住友重机械工业株式会社 能够产生高能等离子体束的等离子体束产生方法及其装置
US6703581B2 (en) * 2001-02-27 2004-03-09 Thermal Dynamics Corporation Contact start plasma torch
US6781300B1 (en) * 1999-08-06 2004-08-24 Ralf Klaus Edinger Laser based electron beam gun
CN1845810A (zh) * 2003-08-04 2006-10-11 梅塞尔集团有限公司 用于金属材料的非真空电子束焊接的方法和装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3243570A (en) * 1963-04-30 1966-03-29 Gen Electric Automatic gas pressure control for electron beam apparatus
CN1065420A (zh) * 1991-03-29 1992-10-21 机械电子工业部哈尔滨焊接研究所 新型非真空电子束焊接方法及焊炬
CN1111897A (zh) * 1993-12-21 1995-11-15 住友重机械工业株式会社 能够产生高能等离子体束的等离子体束产生方法及其装置
US6781300B1 (en) * 1999-08-06 2004-08-24 Ralf Klaus Edinger Laser based electron beam gun
US6703581B2 (en) * 2001-02-27 2004-03-09 Thermal Dynamics Corporation Contact start plasma torch
CN1500024A (zh) * 2001-02-27 2004-05-26 �����ɷ� 接触起动的等离子体焊炬
CN1845810A (zh) * 2003-08-04 2006-10-11 梅塞尔集团有限公司 用于金属材料的非真空电子束焊接的方法和装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105436672A (zh) * 2016-01-12 2016-03-30 北京工业大学 一种空心阴极环状负压电弧焊接方法
CN105499765A (zh) * 2016-01-12 2016-04-20 北京工业大学 熔化极环状负压电弧焊接方法
CN105436672B (zh) * 2016-01-12 2017-12-08 北京工业大学 一种空心阴极环状负压电弧焊接方法
CN105499765B (zh) * 2016-01-12 2017-12-15 北京工业大学 熔化极环状负压电弧焊接方法
CN114113187A (zh) * 2021-10-12 2022-03-01 北京金竟科技有限责任公司 一种阴极荧光系统探头的机械对中装置及其对中方法
CN114113187B (zh) * 2021-10-12 2024-03-19 北京金竟科技有限责任公司 一种阴极荧光系统探头的机械对中装置及其对中方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104227242B (zh) 中心负压等离子弧激光同轴复合焊接装置及方法
US9061374B2 (en) Laser/arc hybrid welding method and method for producing welded member using same
CN1181947C (zh) 激光焊接方法和激光焊接装置
CN203863211U (zh) 一种真空电子束焊接系统
CN105436688A (zh) 一种变厚度zl114a铝合金的真空电子束焊接方法
CN104227252A (zh) 中心负压等离子弧电子束同轴复合焊接装置及方法
CN103785963B (zh) 一种超声电弧复合焊接装置
CN103464909A (zh) 激光-高频复合焊接装置及其焊接方法
CN104827177A (zh) 一种低电压高束流电子束真空焊接装置及方法
CN104384718A (zh) 一种Ti2AlNb基金属间化合物双光束脉冲激光焊接方法
CN105436672A (zh) 一种空心阴极环状负压电弧焊接方法
CN105108294A (zh) 一种30CrMnSiNi2A钢的真空电子束焊接方法
CN113319417A (zh) 一种hcm机台用靶材电子束焊接成型的方法
US20240153739A1 (en) Electron beam welding systems employing a plasma cathode
CN103358014B (zh) 一种太赫兹行波管慢波组件真空电子束焊接工艺
WO2021008487A1 (zh) 一种激光和光电弧复合焊接的焊炬
CN104308343A (zh) 中心负压电弧焊接装置及方法
CN111889677A (zh) 一种超声冲击去应力增材装置及去应力方法
CN104475977A (zh) 一种ic装备超大型铝合金腔体的焊接方法
CN108515267B (zh) 超高功率激光与搅动电场同轴复合焊方法
CN105149784B (zh) 变速箱齿轮部件激光焊接工艺
CN105414732A (zh) 多阴极电子枪装置
WO2008070930A1 (en) Apparatus and method for welding
CN211387335U (zh) 一种非真空电子束钢轨焊接电子枪
CN113118608A (zh) 分步式电子束熔焊与激光冲击强化复合制造装置及方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20141224

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication