CN106624319B - 一种齿轮组件的电子束焊方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种齿轮组件的真空电子束焊接方法，从定位焊和束流覆盖角度入手，将电子束焊点对称定位改为小束流整圈定位焊，同时采用缩小起弧/收弧覆盖角度的方法，保证焊缝内部质量的同时，减小热输入量，显著降低了齿轮组件的焊后变形，彻底解决了焊后变形影响后续机加的技术难题。

Description

一种齿轮组件的电子束焊方法
技术领域
本发明涉及一种电子束焊接方法，尤其是一种齿轮组件的电子束焊方法，可以保证长径比大、散热条件差，焊后变形难以控制的齿轮组件的焊接方法。
背景技术
齿轮组件是机械系统中常用的传动部件。随着机械系统的要求越来越高，对齿轮组件的材料性能、焊接强度和加工精度等方面提出了更高的要求。如某航空发动机上使用的锥齿轮组件的焊接，其材料为14CrMnSiNi2MoA，要求焊接前后的长度收缩量为0.1mm左右，齿端面跳动变化量为0.015mm,齿轮轴的跳动变化量控制在0.03mm。由于该锥齿轮组件的特点是直径小(仅为φ36mm)，长径比较大(约为7)，这种结构不利于焊接过程散热，容易导致热输入量过大，零件产生严重变形，跳动量超差，焊后机加无法保证。
发明内容
本发明的目的是提供一种齿轮组件的真空电子束焊接方法，该方法可以有效控制零件焊后变形，以保证焊后的机加要求。
本发明的具体技术方案为：
1.使用超声波清洗齿轮组件的各部件，去除表面油污；
2.将齿轮和轴进行装配，装配后焊缝处间隙≤0.02mm；
3.采用电子束焊对焊缝进行整圈定位焊，定位焊工艺参数为：
加速电压：140KV
定位焊束流：2.0mA～5.0mA
聚焦束流：1900mA～2100mA
焊接速度：8mm/s～20mm/s
工件距焊枪距离：500mm～800mm
4.采用真空电子束进行焊接，焊接参数为：
加速电压：140KV
焊接束流：15mA～30mA
聚焦束流：1900mA～2100mA
焊接速度：8mm/s～20mm/s
电子束起弧/收弧覆盖角度：5°～30°
工件距焊枪距离：500mm～800mm
5.焊后进行常规的去应力热处理,热处理温度为(130±10)℃，保温时间为(4～5)h，目的是消除焊接应力；
6.对焊缝区进行X光探伤检验，整个焊缝内部不允许有裂纹、未焊透、未熔合的情况；
7.最终检验，对齿轮组件进行焊后长度和跳动量检测。
本发明的技术关键是改变传统的工艺参数调节方法，从定位焊和束流覆盖角度入手，将电子束焊点对称定位改为小束流整圈定位焊，同时采用缩小起弧/收弧覆盖角度的方法，保证焊缝内部质量的同时，减小热输入量，显著降低了齿轮组件的焊后变形，彻底解决了焊后变形影响后续机加的技术难题。焊后齿端面跳动变化量由0.12mm降低到0.01mm，齿轮轴跳动变化量由0.04mm降低到0.01mm。零件加工合格率提高到98％以上。
具体实施方式
一种齿轮组件的真空电子束焊接方法，所述的方法包括以下步骤：
1.使用超声波清洗齿轮组件的各部件，去除表面油污；
2.将齿轮和轴进行装配，装配后焊缝处间隙≤0.02mm；
3.采用电子束焊对焊缝进行整圈定位焊，定位焊工艺参数为：
加速电压：140KV
定位焊束流：2.0mA～5.0mA
聚焦束流：1900mA～2100mA
焊接速度：8mm/s～20mm/s
工件距焊枪距离：500mm～800mm
4.采用真空电子束进行焊接，焊接参数为：
加速电压：140KV
焊接束流：15mA～30mA
聚焦束流：1900mA～2100mA
焊接速度：8mm/s～20mm/s
电子束起弧/收弧覆盖角度：5°～30°
工件距焊枪距离：500mm～800mm
5.焊后进行常规的去应力热处理,热处理温度为(130±10)℃，保温时间为(4～5)h，目的是消除焊接应力；
6.对焊缝区进行X光探伤检验，整个焊缝内部不允许有裂纹、未焊透、未熔合的情况。
7.最终检验，对齿轮组件进行焊后长度和跳动量检测。
实施例
某航空发动机中心传动从动锥齿轮组件，材料为14CrMnSiNi2MoA。要求焊后齿轮长度收缩量控制在0.1mm左右，齿端面和齿轮轴的焊后跳动变化量分别控制在0.015mm和0.03mm，并保证焊缝内部质量，其具体步骤如下：
1.超声波清洗齿轮组件，去除表面油污；
2.将齿轮和轴进行装配，装配后焊缝处间隙为0.01mm；
3.采用电子束焊对焊缝进行整圈定位焊，定位焊工艺参数为：
加速电压：140KV
定位焊束流：4.0mA
聚焦束流：1946mA
焊接速度：12mm/s
工件距焊枪距离：679mm
4.采用真空电子束进行焊接，焊接参数为：
加速电压：140KV
焊接束流：22mA
聚焦束流：1946mA
焊接速度：12mm/s
电子束起弧/收弧覆盖角度：15°
工件距焊枪距离：679mm
5.焊后进行常规的去应力热处理，热处理温度为135℃，保温时间为4.5h，目的是消除焊接应力；
6.对焊缝区进行X光探伤检验，整个焊缝内部无裂纹、未焊透、未熔合的情况；
7.最终检验，对齿轮组件进行焊后的跳动量检测：长度收缩量为0.08mm，齿端面跳动变化量为0.01mm，齿轮轴跳动变化量为0.01mm，结论，合格。

Claims (1)

1.一种齿轮组件的真空电子束焊接方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
1)使用超声波清洗齿轮组件的各部件，去除表面油污，所述的齿轮组件的材料为14CrMnSiNi2MoA；
2)将齿轮和轴进行装配，装配后焊缝处间隙≤0.02mm；
3)采用电子束焊对焊缝进行整圈定位焊，定位焊工艺参数为：
加速电压：140KV
定位焊束流：4.0mA
聚焦束流：1946mA
焊接速度：12mm/s
工件距焊枪距离：679mm
4)采用真空电子束进行焊接，焊接参数为：
加速电压：140KV
焊接束流：22mA
聚焦束流：1946mA
焊接速度：12mm/s
电子束起弧/收弧覆盖角度：15°
工件距焊枪距离：679mm
5)焊后进行常规的去应力热处理，热处理温度为(130±10)℃，保温时间为(4～5)h，目的是消除焊接应力；
6)对焊缝区进行X光探伤检验，整个焊缝内部不允许有裂纹、未焊透、未熔合的情况；
7)最终检验，对齿轮组件进行焊后长度和跳动量检测。
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