CN106438335B - 一种复合式空心柱塞结构及其电子束焊接方法 - Google Patents

一种复合式空心柱塞结构及其电子束焊接方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106438335B
CN106438335B CN201610913970.XA CN201610913970A CN106438335B CN 106438335 B CN106438335 B CN 106438335B CN 201610913970 A CN201610913970 A CN 201610913970A CN 106438335 B CN106438335 B CN 106438335B
Authority
CN
China
Prior art keywords
plunger rod
plunger
welding
guide bush
welded
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.)
Active
Application number
CN201610913970.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN106438335A (zh
Inventor
夏国金
曾志华
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.)
AVIC Liyuan Hydraulic Co Ltd
Original Assignee
AVIC Liyuan Hydraulic Co Ltd
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 AVIC Liyuan Hydraulic Co Ltd filed Critical AVIC Liyuan Hydraulic Co Ltd
Priority to CN201610913970.XA priority Critical patent/CN106438335B/zh
Publication of CN106438335A publication Critical patent/CN106438335A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106438335B publication Critical patent/CN106438335B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/14—Pistons, piston-rods or piston-rod connections
    • 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
    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/0006—Electron-beam welding or cutting specially adapted for particular articles
    • 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
    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/0046—Welding
    • B23K15/0053—Seam welding
    • 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
    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/06—Electron-beam welding or cutting within a vacuum chamber

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)

Abstract

本发明公开了一种复合式空心柱塞结构，构成包括均由轴对称回转体构成的柱塞杆和柱塞套筒，柱塞杆的中心轴线上设有节流孔，柱塞杆包括底端、肩部、颈部和球头，底端至肩部的圆柱面上沿整个圆周设有凹槽A，所述柱塞套筒的内圆柱面设有凹槽B，柱塞杆和柱塞套筒在底端和肩部通过电子束焊接连接形成整体；电子束焊接方法，按下述步骤进行：①先根据图纸规格分别加工柱塞杆和柱塞套筒两部件；②将加工好的柱塞杆和柱塞套筒用汽油浸泡清洗干净，将柱塞杆插入套筒中，得到待焊组合件；③将待焊组合件装夹、装炉；④电子束焊接。本发明的机械加工方便，普通数控车床即可完成，且焊接牢固稳定。

Description

一种复合式空心柱塞结构及其电子束焊接方法
技术领域
本发明涉及一种液压柱塞泵的柱塞结构领域，特别是一种复合式空心柱塞结构及其电子束焊接方法。
背景技术
柱塞体是构成液压泵/马达的关键部件之一，其工况为：转动惯量大，与转子孔壁滑动摩擦频率高。减小其转动惯量，可以降低其与转子孔壁的相互作用，从而减小摩擦，增加泵/马达转子机构的使用寿命。
为了减低柱塞体的转动惯量，特将其设计为空心结构，降低其重量，从而达到降低其转动惯量的目的。柱塞体空心结构的设计，是机加两个部件通过电子束焊接的方法来实现的。
现有的空心结构柱塞体通常是在柱塞底端沿圆周方向加工一深环槽，再另加工一圆环，圆环与环槽对合焊接而成。对于较小柱塞体，深环槽在机械加工时难度较大，难以保证加工质量，且在较小的圆形面积内，形成两个焊接环面，焊接质量也难以保证。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种复合式空心柱塞结构及其电子束焊接方法。本发明的机械加工方便，普通数控车床即可完成，且焊接牢固稳定。
本发明的技术方案：一种复合式空心柱塞结构，其特征在于：包括均由轴对称回转体构成的柱塞杆和柱塞套筒，柱塞杆的中心轴线上设有节流孔，柱塞杆包括底端、肩部、颈部和球头，底端至肩部的圆柱面上沿整个圆周设有凹槽A，所述柱塞套筒的内圆柱面设有凹槽B，柱塞杆和柱塞套筒在底端和肩部通过电子束焊接连接形成整体。
前述的复合式空心柱塞结构中，所述底端焊接处的焊缝A与柱塞杆轴线平行，所述肩部焊接处的焊缝B与柱塞杆轴线形成夹角α。
前述的复合式空心柱塞结构中，所述夹角α≥20°。
前述的复合式空心柱塞结构中，所述柱塞杆和柱塞套筒的材料为25Cr3MoA。
前述的复合式空心柱塞结构的电子束焊接方法，按下述步骤进行：
先根据图纸规格分别加工柱塞杆和柱塞套筒两部件；
将加工好的柱塞杆和柱塞套筒用汽油浸泡清洗干净，将柱塞杆插入套筒中，得到待焊组合件；
将待焊组合件装夹、装炉；
电子束焊接：电子束焊机的焊接炉内真空度≤1.0X10-3Pa。
前述的电子束焊接方法中，所述步骤③的装夹方式是将待焊组合件放入焊接炉膛中的旋转工装三爪卡盘中，柱塞杆顶端与三爪卡盘面贴合紧密，三爪卡盘置于水平安装平台上；
和/或，将待焊组合件放入焊接炉膛中的旋转工装三爪卡盘中，柱塞杆底端与三爪卡盘面贴合紧密，三爪卡盘置于水平安装平台上，通过角支架调整水平安装平台的倾斜角度与肩部焊缝角度一致，以保持肩部焊接处的焊缝垂直。
前述的电子束焊接方法中，所述步骤④中的电子束焊接过程按下述步骤进行：
4.1）编程：根据焊缝长度和待焊件材料写入相应的CNC数控焊接程序；
4.2）对焦：调整聚焦电流大小，使得电子束焦点在零件需焊合的位置表面，确保电子束焊接时的熔化区域包含需要焊接的部分；
4.3）运行焊接程序：对焦完成后，将调整的零件位置设置为焊接起点，及将坐标显示调零，运行焊接程序，对零件进行焊接。
前述的电子束焊接方法中，所述焊接程序分为三个阶段：点焊阶段、焊接阶段和修饰焊阶段。
与现有技术相比，本发明通过改变柱塞杆和柱塞套筒的装配结构，同时采用电子束焊接，从而减小其转动惯量，降低其与转子孔壁的相互作用，从而减小摩擦，增加泵/马达转子机构的使用寿命。本发明的机械加工方便，普通数控车床即可完成，且焊接牢固稳定。本发明还配合有特定的电子束焊接方法，进一步保证焊接质量。
本发明使零件加工更为方便，特别是小尺寸零件的机械加工，零件加工效率也得到极大提高，可普通数控机床批量生产，还有焊缝分别在底部和肩部使得电子束焊接质量容易得到保证，从而提高了摩擦副使用寿命。
附图说明
图1是本发明复合式空心柱塞结构剖面示意图；
图2是本发明空心柱塞柱塞杆结构尺寸图；
图3是本发明空心柱塞柱塞套筒结构尺寸图；
图4是本发明柱塞底端焊接装夹示意图；
图5是本发明柱塞肩部焊接装夹示意图；
图6是本发明焊后空心柱塞体底端焊缝A的显微图片；
图7是本发明焊后空心柱塞体肩部焊缝B的显微图片。
附图中的标记为：1-柱塞杆，2-柱塞套筒，3-底端，4-肩部，5-颈部，6-球头，7-节流孔，8-焊缝A，9-焊缝B，10-凹槽A，11-凹槽B。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例。一种复合式空心柱塞结构，构成如图1所示，包括均由轴对称回转体构成的柱塞杆1和柱塞套筒2，柱塞杆1的中心轴线上设有节流孔7，柱塞杆1包括底端3、肩部4、颈部5和球头6，底端3至肩部4的圆柱面上沿整个圆周设有凹槽A10，所述柱塞套筒2的内圆柱面设有凹槽B11，柱塞杆1和柱塞套筒2在底端3和肩部4通过电子束焊接连接形成整体。
所述底端3焊接处的焊缝A8与柱塞杆1轴线平行，所述肩部4焊接处的焊缝B9与柱塞杆轴线形成夹角α。所述夹角α≥20°。就是说，柱塞杆装入柱塞套筒时形成两个结合焊面，一个为圆柱面结合，另一个为圆锥面结合。设置α角度的主要目的一是在几何关系方面避开球头的位置，二是确保焊接时的熔化区域仅包含需要焊接的部分，而不能涉及柱塞杆体。
所述柱塞杆1和柱塞套筒2的材料为25Cr3MoA。
所述的柱塞杆1的尺寸可以如图2所示，所述的柱塞套筒2的尺寸可以如图3所示.
根据所述的复合式空心柱塞结构的电子束焊接方法，按下述步骤进行：
先根据图纸规格分别加工柱塞杆和柱塞套筒两部件；
将加工好的柱塞杆和柱塞套筒用汽油浸泡清洗干净，将柱塞杆插入套筒中，得到待焊组合件；
将待焊组合件装夹、装炉；
电子束焊接：电子束焊机的焊接炉内真空度≤1.0X10-3Pa。
所述步骤③的装夹方式包括底端焊接夹装方式和肩部焊接夹装方式；底端焊接夹装方式如图4所示，是将待焊组合件放入焊接炉膛中的旋转工装三爪卡盘中，柱塞杆顶端与三爪卡盘面贴合紧密，三爪卡盘置于水平安装平台上；肩部焊接夹装方式如图5所示，将待焊组合件放入焊接炉膛中的旋转工装三爪卡盘中，柱塞杆底端与三爪卡盘面贴合紧密，三爪卡盘置于水平安装平台上，通过角支架调整水平安装平台的倾斜角度与肩部焊缝角度一致，以保持肩部焊接处的焊缝垂直。
所述步骤④中的电子束焊接过程按下述步骤进行：
4.1编程：根据焊缝长度和待焊件材料写入相应的CNC数控焊接程序；
4.2对焦：调整聚焦电流大小，使得电子束焦点在零件需焊合的位置表面，确保电子束焊接时的熔化区域包含需要焊接的部分；
4.3运行焊接程序：对焦完成后，将调整的零件位置设置为焊接起点，及将坐标显示调零，运行焊接程序，对零件进行焊接。
所述焊接程序分为三个阶段：点焊阶段、焊接阶段和修饰焊阶段。
本发明的电子束焊接方法具体可如下步骤实施：
步骤1：先根据图纸规格分别加工柱塞杆和柱塞套筒两部件。
步骤2：将加工好的部件用汽油浸泡清洗干净，再按照图1所示结构进行装配，即，将柱塞杆插入套筒中，得到待焊组合件；按照图2、图3所示尺寸和25Cr3MoA材料加工的柱塞杆和柱塞套筒，焊合部位的装配错位量不得超过0.1mm。
步骤3：装夹、装炉：将步骤2装配好的待焊组合件放入电子束焊机炉体内的旋转工装三爪卡盘中，使柱塞端面与三爪卡盘面贴合紧密，由此来确保焊接位置的精度。如图3、图4所示，焊接柱塞杆与柱塞套筒的圆锥面时，通过角支架来实现焊接位置的垂直，角支架的倾斜角度与柱塞杆和柱塞套筒的结合锥面角度相同。
步骤4：电子束焊接：始终控制炉内真空度≤1.0X10-3Pa，并按照以下过程进行电子束焊接：
4.1）常规编程：根据焊缝长度和待焊件材料写入适宜的CNC数控焊接程序；
4.2）常规对焦：调整聚焦电流大小，使得电子束焦点在零件需焊合的位置表面，确保电子束焊接时的熔化区域包含需要焊接的部分；
4.3）运行焊接程序：对焦完成后，将调整的零件位置设置为焊接起点，及将坐标显示调零，运行焊接程序（焊接程序由CNC写入），对零件进行焊接。该程序实际包括三个阶段：
4.3.1）点焊：
柱塞杆底端：灯丝电流3.8A；加速电压60Kv；点焊束流3mA，点焊数量环缝均布三点，点焊范围15°；焊速75°每秒。
柱塞杆肩部：灯丝电流3.8A；加速电压60Kv；点焊束流3mA，点焊数量环缝均布三点，点焊范围15°；焊速75°每秒。
4.3.2）焊接：
柱塞杆底端：灯丝电流4.0A；加速电压60Kv；焊接束流18mA；焊速175°每秒；聚焦偏移量-29mA。
柱塞杆肩部：灯丝电流4.1A；加速电压60Kv；焊接束流23mA；焊速135°每秒；聚焦偏移量-35mA。
4.3.3）修饰焊：
柱塞杆底端：灯丝电流3.8A；加速电压60Kv；焊接束流8mA；焊速100°每秒；聚焦偏移量-20mA。
柱塞杆肩部：灯丝电流3.8A；加速电压60Kv；焊接束流8mA；焊速100°每秒；聚焦偏移量-25mA。
柱塞杆底端焊接好后，零件取出，对柱塞杆肩部进行焊接，重复4.1）和4.2）的对焦和运行焊接程序。
取出焊件，完成焊接。
从图6和图7的焊接接头显微图片中，能够定性看出本发明焊后接头连续致密，实现了杆与套筒两部件的焊接。

Claims (3)

1.一种复合式空心柱塞结构，其特征在于：包括均由轴对称回转体构成的柱塞杆(1)和柱塞套筒(2)，柱塞杆(1)的中心轴线上设有节流孔(7)，柱塞杆(1)包括底端(3)、肩部(4)、颈部(5)和球头(6)，底端(3)至肩部(4)的圆柱面上沿整个圆周设有凹槽A(10)，所述柱塞套筒(2)的内圆柱面设有凹槽B(11)，柱塞杆(1)和柱塞套筒(2)在底端(3)和肩部(4)通过电子束焊接连接形成整体,所述底端(3)焊接处的焊缝A(8)与柱塞杆(1)轴线平行，所述肩部(4)焊接处的焊缝B(9)与柱塞杆轴线形成夹角α，所述夹角α≥20°，所述柱塞杆(1)和柱塞套筒(2)的材料为25Cr3MoA。
2.根据权利要求1所述的复合式空心柱塞结构的电子束焊接方法，其特征在于，按下述步骤进行：
步骤①：先根据图纸规格分别加工柱塞杆和柱塞套筒两部件；
步骤②：将加工好的柱塞杆和柱塞套筒用汽油浸泡清洗干净，将柱塞杆插入柱塞套筒中，得到待焊组合件；
步骤③：将待焊组合件装夹、装炉；
步骤④：电子束焊接：电子束焊机的焊接炉内真空度≤1.0X10-3Pa；
其中所述步骤③的装夹方式是将待焊组合件放入焊接炉膛中的旋转工装三爪卡盘中，柱塞杆顶端与三爪卡盘面贴合紧密，三爪卡盘置于水平安装平台上；
和/或，将待焊组合件放入焊接炉膛中的旋转工装三爪卡盘中，柱塞杆底端与三爪卡盘面贴合紧密，三爪卡盘置于水平安装平台上，通过角支架调整水平安装平台的倾斜角度与肩部焊接处的焊缝角度一致，以保持肩部焊接处的焊缝垂直；
所述步骤④中的电子束焊接过程按下述步骤进行：
4.1)编程：根据焊缝长度和待焊件材料写入相应的CNC数控焊接程序；
4.2)对焦：调整聚焦电流大小，使得电子束焦点在零件需焊合的位置表面，确保电子束焊接时的熔化区域包含需要焊接的部分；
4.3)运行焊接程序：对焦完成后，将调整的零件位置设置为焊接起点，及将坐标显示调零，运行焊接程序，对零件进行焊接。
3.根据权利要求2所述的电子束焊接方法，其特征在于：所述焊接程序分为三个阶段：点焊阶段、焊接阶段和修饰焊阶段。
CN201610913970.XA 2016-10-20 2016-10-20 一种复合式空心柱塞结构及其电子束焊接方法 Active CN106438335B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610913970.XA CN106438335B (zh) 2016-10-20 2016-10-20 一种复合式空心柱塞结构及其电子束焊接方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610913970.XA CN106438335B (zh) 2016-10-20 2016-10-20 一种复合式空心柱塞结构及其电子束焊接方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106438335A CN106438335A (zh) 2017-02-22
CN106438335B true CN106438335B (zh) 2019-02-26

Family

ID=58175879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610913970.XA Active CN106438335B (zh) 2016-10-20 2016-10-20 一种复合式空心柱塞结构及其电子束焊接方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106438335B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111014926B (zh) * 2019-11-22 2021-11-26 中国航发西安动力控制科技有限公司 柱塞组件真空电子束焊接方法及夹具

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1115620A (en) * 1965-06-14 1968-05-29 Sundstrand Corp Piston
DD278175A1 (de) * 1988-12-19 1990-04-25 Robur Werke Zittau Veb Hohlkolben, insbesondere mit kleinem durchmesser
DE4301140A1 (zh) * 1992-01-16 1993-07-22 Caterpillar Inc
CN102019500A (zh) * 2010-12-22 2011-04-20 中国兵器工业第五二研究所 大功率柴油机铝合金活塞电子束焊接方法
CN103982416A (zh) * 2014-05-29 2014-08-13 徐州徐工液压件有限公司 一种柱塞组件及其套装式的封闭空心柱塞
CN206092381U (zh) * 2016-10-20 2017-04-12 中航力源液压股份有限公司 一种复合式空心柱塞结构

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1115620A (en) * 1965-06-14 1968-05-29 Sundstrand Corp Piston
DD278175A1 (de) * 1988-12-19 1990-04-25 Robur Werke Zittau Veb Hohlkolben, insbesondere mit kleinem durchmesser
DE4301140A1 (zh) * 1992-01-16 1993-07-22 Caterpillar Inc
CN102019500A (zh) * 2010-12-22 2011-04-20 中国兵器工业第五二研究所 大功率柴油机铝合金活塞电子束焊接方法
CN103982416A (zh) * 2014-05-29 2014-08-13 徐州徐工液压件有限公司 一种柱塞组件及其套装式的封闭空心柱塞
CN206092381U (zh) * 2016-10-20 2017-04-12 中航力源液压股份有限公司 一种复合式空心柱塞结构

Also Published As

Publication number Publication date
CN106438335A (zh) 2017-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101786210B (zh) 开孔接管及马鞍形焊缝焊接设备
CN201342565Y (zh) 开孔接管及马鞍形焊缝焊接设备
CN104384674B (zh) 主泵电机转子屏蔽套与转子护环的机动钨极氩弧焊接方法
KR20000029905A (ko) 용접방법
CN104014933B (zh) 一种激光-toptig复合焊接的方法
CN108406118B (zh) 激光-旋转电弧复合焊接系统及其复合焊接方法
CN108057952B (zh) 一种大长径比薄壁零件的电子束焊方法
CN110788466B (zh) 空间三维曲线连续非均匀变焦变截面电子束焊方法
CN101972885B (zh) 石油方钻杆窄间隙脉冲熔化极气保护无衬套打底焊方法
CN106438335B (zh) 一种复合式空心柱塞结构及其电子束焊接方法
RU2285599C1 (ru) Способ электронно-лучевой сварки труб
CN109175657B (zh) 一种大厚度倾斜角度焊缝的电子束焊接方法
US20120267352A1 (en) Apparatus for the thermal processing of a workpiece
CN206092381U (zh) 一种复合式空心柱塞结构
CN109396641A (zh) 一种圆环件或不规则圆环件的机器人激光焊接系统及方法
CN105127577B (zh) 一种奥氏体不锈钢管与铌管的焊接方法
CN109514070A (zh) 一种电子束焊接结构叶盘加工精度控制方法
CN110788467B (zh) 空间曲线电子束焊方法
JP4854986B2 (ja) Ｔｉｇ溶接方法
CN110883431B (zh) 一种环形焊缝的激光电弧复合焊接方法
CN105665894B (zh) 一种适用于窄间隙焊接的自动排焊道装置
CN116275376A (zh) 一种相贯线智能化焊接方法
CN109352152A (zh) 一种多轴联动空间曲线焊缝变极性等离子弧焊接方法
CN102079025A (zh) 配有夹具的焊接机器人
CN111843201B (zh) 光器件耦合焊接方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant