CN111014926A - 柱塞组件真空电子束焊接方法及夹具 - Google Patents

Abstract

本发明属于焊接工艺技术领域，涉及一种柱塞组件真空电子束焊接方法及夹具，该方法包括退磁、清洗、装配、抽真空以及真空电子束焊接，真空电子束焊接包括正式焊以及与正式焊的工艺参数完全相同的修饰焊；正式焊的工艺参数为：高压60KV、焊接电流22～25mA、焊接速度550～600mm/min以及聚焦电流700～750mA。本发明提供了一种焊接过程稳定可靠、能有效可靠地控制焊缝的成型质量以及提高生产效率的柱塞组件真空电子束焊接方法及夹具。

Description

柱塞组件真空电子束焊接方法及夹具

技术领域

本发明属于焊接工艺技术领域，涉及一种柱塞组件真空电子束焊接方法及夹具。

背景技术

电子束焊是以集中的高速电子束轰击工件表面时所产生的热能进行焊接的方法。电子束焊接具有能量密度极高、容易实现金属材料的深熔透焊接、深宽比大、焊缝热影响区小、焊接残余变形小、焊接工艺参数容易精确控制、在真空环境下焊缝纯净、重复性和稳定性好等特点，这些优势是其他熔焊方法难以比拟的。国内外电子束焊接已广泛应用于汽车工业、齿轮加工工业、精密仪器及电子仪表制造业、电工电能领域和航空航天领域的制造业及维修业。

联体泵马达是大功率、高压力静液压传动装置，为装甲车辆转向系统提供动力，可实现无级调节，是装甲车辆综合传动装置的重要组成部分。联体泵马达是由双向变量轴向柱塞泵、定量轴向柱塞马达、阀体组件、伺服控制组件及补油阀组件组成的闭式液压回路系统。柱塞组件(如图1所示)作为联体泵马达核心组件的最要组成部分，柱塞组件是由柱塞组件、滑靴、柱塞支块和柱塞杆组合装配后经电子束焊接加工而成。电子束焊接时要保证滑靴和柱塞组件两球面之间的轴向间隙不大于0.05mm，同时要求滑靴能够灵活转动，且滑靴自由转动的角度不能小于18.5°。在实际生产加工中达到这个技术要求很困难，由于滑靴和柱塞组件是球面与球面接触，装配时容易出现角向偏移，滑靴和柱塞组件的垂直度难保证，当滑靴和柱塞组件不垂直时，电子束焊接加工后不是间隙过大就是间隙太紧，转动不灵活，这将直接影响产品的质量和工作性能。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种焊接过程稳定可靠、能有效可靠地控制焊缝的成型质量以及提高生产效率的柱塞组件真空电子束焊接方法及夹具。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种柱塞组件真空电子束焊接方法，包括退磁、清洗、装配、抽真空以及真空电子束焊接，其特征在于：所述真空电子束焊接包括正式焊以及与正式焊的工艺参数完全相同的修饰焊；所述正式焊的工艺参数为：高压60KV、焊接电流22～25mA、焊接速度550～600mm/min以及聚焦电流700～750mA。

上述退磁的具体实现方式是：检查待焊接的柱塞组件以及焊接过程中采用的夹具的磁性，判断磁通量密度是否大于0.1mT，若是，则利用退磁机对待焊接的柱塞组件以及焊接过程中采用的夹具进行退磁并使其磁通量密度不大于0.1mT；若否，则进行后续步骤。

上述清洗的具体实现方式是：将待焊接的柱塞组件放入超声波清洗机进行清洗和除油，之后用绸布蘸取异丙醇擦洗待焊接的柱塞组件的待焊接表面并清洗待焊接的柱塞组件焊接使用的夹具,在清洗后2h内进行真空电子束焊接。

上述装配的具体实现方式是：将待焊接的柱塞组件装配在焊接夹具中并固定。

上述焊接夹具包括底座、固定体、压块以及定位螺钉；所述固定体是下端带台阶的空心圆柱体结构；所述底座以及压块分别设置在固定体的底部以及顶部；所述固定体通过定位螺钉与底座相连。

上述将待焊接的柱塞组件装配在焊接夹具中的具体实现方式是：将焊接夹具的底座的下端面与电子束焊接设备八公位工作转台通过螺钉进行定位，将待焊接的柱塞组件装配至底座的上端面，将固定体沿待焊接的柱塞组件的外圆与底座的上端面用定位螺钉固定连接；用塞尺检查待焊接的柱塞组件的焊接结合面的间隙，压紧待焊接的柱塞组件；对待焊接的柱塞组件装配进行微调，即用千分表表头靠近待焊接的柱塞组件的上端面，记下千分表的刻度值，手动控制Z轴使待焊接的柱塞组件旋转一周，观察千分表的指针偏差进行调整，保证待焊接的柱塞组件的跳动误差不大于0.02mm时调好后将压块扣上。

上述抽真空的具体实现方式是对电子束焊接真空室进行隔离抽真空，其中真空室真空度P≤2×10^-2Pa，电子枪真空度P≤2×10^-3Pa。

一种用于柱塞组件真空电子束焊接方法的焊接夹具，其特征在于：所述焊接夹具包括底座、固定体、压块以及定位螺钉；所述固定体是下端带台阶的空心圆柱体结构；所述底座以及压块分别设置在固定体的底部以及顶部；所述固定体通过定位螺钉与底座相连。

上述底座的上端面以及下端面均设置有凸台；所述固定体的侧壁上开设有排气孔；所述压块是内壁呈台阶的中空圆柱体结构。

本发明的优点是：

本发明通过真空电子束焊接柱塞组件的焊接方法，焊接过程稳定可靠，采用的电子束焊接工艺参数能有效可靠地控制焊缝的成型质量；本发明采用焊接夹具能够有效地控制柱塞组件的装配及电子束焊接要求，在焊接过程中满足滑靴和柱塞组件之间的轴向间隙尺寸及滑靴自由转动的角度尺寸要求，对控制焊接变形有重要意义：本发明采用焊接设备SPS-60型数控真空电子束焊机，该设备采用八公位转台，本发明的焊接方法可以使电子束焊接设备每次工作最多可以装夹8件工件；避免了因重复装夹工件造成的多次抽真空现象及等待浪费，既达到缩短了生产周期、提高了生产效率，又节省了因多次装夹或抽真空产生的费用及设备占用时间，有效地提高了生产效率、降低了生产成本。

附图说明

图1是待焊接的柱塞组件的结构示意图：

图2是本发明所提供的焊接夹具的结构示意图：

其中：

1-底座；2-固定体；3-压块；4-定位螺钉；5-螺钉；6-柱塞组件；7-工作转台。

具体实施方式

本发明针对柱塞组件加工过程中的技术难点要求，提出一种柱塞组件真空电子束焊接的工艺方法，并设计制造专用定位焊夹具以保证轴向间隙及自由转动角度。

本发明的技术方案是：用于柱塞泵柱塞组件电子束焊接的工艺方法，包括如下步骤：

(1)退磁：检查工件及夹具的磁性，磁通量密度不大于0.1mT。对于超出这个值的零件和夹具放入退磁机进行退磁后，并再次使用磁强计检查残余磁通量。对退磁后的零件进行防护、避免其接触磁性材料导致零组件重新磁化。若零件在焊接之前被磁化，需重新进行退磁处理。

(2)清洗：零组件焊前进行清洗，清洗的干净程度会直接影响焊缝中出现气孔数量及大小和焊缝外观质量的均匀连续性。因柱塞组件均进行过机械加工，其焊缝贴合面会存在油污，因此焊前对零组件清洗十分重要。将零件放入超声波清洗机进行清洗和除油，之后用绸布蘸取异丙醇擦洗零件的待焊接表面并清洗零件焊接使用的夹具,在清洗后2h内进行焊接，如果不焊接重新执行清洗步骤。对清洗后的零件进行装配、微调等操作时需保持零组件的干净、不允许污染零组件，若产生污染现象，需重新进行清洗处理。

(3)装配：将焊接夹具的底座下端面与电子束焊接设备八公位工作转台7通过M5x20螺钉5进行定位，将柱塞组件6装配至焊接夹具底座1上端面处，将固定体2沿柱塞组件的外圆与底座上端面用M6x12的定位螺钉4进行固定连接。用塞尺检查零件焊接结合面的间隙，压紧零件。对柱塞组件装配进行微调，即用千分表表头靠近柱塞组件的上端面(焊缝所处位置)，记下千分表的刻度值，手动控制Z轴让零件旋转一周，观察千分表的指针偏差进行调整，保证零件的跳动误差不大于0.02mm，调好后将压块3扣上。

(4)抽真空：对电子束焊接真空室进行隔离抽真空，其中真空室真空度P≤2×10^{- 2}Pa(2×10^-4mbar)，电子枪真空度P≤2×10^-3Pa(2×10^-5mbar)；

(5)真空电子束焊接：利用真空电子束焊机对柱塞组件进行电子束焊接，其焊接过程分为正式焊和修饰焊，其中正式焊接工艺参数为：高压60KV、焊接电流(22～25)mA、焊接速度(550～600)mm/min、聚焦电流(700～750)mA：修饰焊接工艺参数为高压60KV、焊接电流(22～25)mA、焊接速度(550～600)mm/min、聚焦电流(700～750)mA：其中焊接电流、焊接速度及聚焦电流为影响真空电子束焊接质量的关键三因素。

参见图2，本发明在提供如上焊接方法的同时，还提供了一种用于电子束焊接的焊接夹具，其包括底座、M5固定螺钉、固定体、M6定位螺钉、压块；夹具中的底座1为上下端面均带凸台的圆环，其下端面的凸台直径与电子束焊机的八公位转台设备内径匹配，其上端面凸台直径尺寸与待焊柱塞组件中的单件滑靴内孔尺寸相匹配，其底座1上开有4个台阶定位孔，4个M5的螺纹孔，4个台阶定位孔用于底座下端与电子束焊接设备工作转台进行固定连接，四个M5的螺纹孔用于底座上端面与固定体进行固定连接；夹具中的固定体为下端带台阶的空心圆柱体；固定立柱上有两个排气孔，其上端内孔尺寸与待焊柱塞组件中的柱塞组件的外圆直径尺寸相匹配，其上端开有2个排气孔；其下端台阶内孔直径尺寸与待焊柱塞组件中滑靴的凸台外圆直径尺寸相匹配，其固定体下端台阶面上开有4个通孔，用于固定体与底座上端面进行固定连接。

夹具中的压块为内孔带台阶的圆柱体，其内孔上半部分直径尺寸与待焊柱塞组件中的柱塞组件的外圆直径尺寸相匹配，其下半部分直径尺寸与固定体的外圆直径尺寸相匹配，其端面部分开有2个排气孔。

Claims (9)

1.一种柱塞组件真空电子束焊接方法，包括退磁、清洗、装配、抽真空以及真空电子束焊接，其特征在于：所述真空电子束焊接包括正式焊以及与正式焊的工艺参数完全相同的修饰焊；所述正式焊的工艺参数为：高压60KV、焊接电流22～25mA、焊接速度550～600mm/min以及聚焦电流700～750mA。

2.根据权利要求1所述的柱塞组件真空电子束焊接方法，其特征在于：所述退磁的具体实现方式是：检查待焊接的柱塞组件以及焊接过程中采用的夹具的磁性，判断磁通量密度是否大于0.1mT，若是，则利用退磁机对待焊接的柱塞组件以及焊接过程中采用的夹具进行退磁并使其磁通量密度不大于0.1mT；若否，则进行后续步骤。

3.根据权利要求2所述的柱塞组件真空电子束焊接方法，其特征在于：所述清洗的具体实现方式是：将待焊接的柱塞组件放入超声波清洗机进行清洗和除油，之后用绸布蘸取异丙醇擦洗待焊接的柱塞组件的待焊接表面并清洗待焊接的柱塞组件焊接使用的夹具,在清洗后2h内进行真空电子束焊接。

4.根据权利要求3所述的柱塞组件真空电子束焊接方法，其特征在于：所述装配的具体实现方式是：将待焊接的柱塞组件装配在焊接夹具中并固定。

5.根据权利要求4所述的柱塞组件真空电子束焊接方法，其特征在于：所述焊接夹具包括底座(1)、固定体(2)、压块(3)以及定位螺钉(4)；所述固定体(2)是下端带台阶的空心圆柱体结构；所述底座(1)以及压块(3)分别设置在固定体(2)的底部以及顶部；所述固定体(2)通过定位螺钉(4)与底座(1)相连。

6.根据权利要求5所述的柱塞组件真空电子束焊接方法，其特征在于：所述将待焊接的柱塞组件装配在焊接夹具中的具体实现方式是：将焊接夹具的底座(1)的下端面与电子束焊接设备八公位工作转台(7)通过螺钉(5)进行定位，将待焊接的柱塞组件(6)装配至底座(1)的上端面，将固定体(2)沿待焊接的柱塞组件(6)的外圆与底座(1)的上端面用定位螺钉(4)固定连接；用塞尺检查待焊接的柱塞组件(6)的焊接结合面的间隙，压紧待焊接的柱塞组件(6)；对待焊接的柱塞组件(6)装配进行微调，即用千分表表头靠近待焊接的柱塞组件(6)的上端面，记下千分表的刻度值，手动控制Z轴使待焊接的柱塞组件(6)旋转一周，观察千分表的指针偏差进行调整，保证待焊接的柱塞组件(6)的跳动误差不大于0.02mm时调好后将压块(3)扣上。

7.根据权利要求6所述的柱塞组件真空电子束焊接方法，其特征在于：所述抽真空的具体实现方式是对电子束焊接真空室进行隔离抽真空，其中真空室真空度P≤2×10^-2Pa，电子枪真空度P≤2×10^-3Pa。

8.一种用于如权利要求1-7任一权利要求所述的柱塞组件真空电子束焊接方法的焊接夹具，其特征在于：所述焊接夹具包括底座(1)、固定体(2)、压块(3)以及定位螺钉(4)；所述固定体(2)是下端带台阶的空心圆柱体结构；所述底座(1)以及压块(3)分别设置在固定体(2)的底部以及顶部；所述固定体(2)通过定位螺钉(4)与底座(1)相连。

9.根据权利要求8所述的焊接夹具，其特征在于：所述底座(1)的上端面以及下端面均设置有凸台；所述固定体(2)的侧壁上开设有排气孔；所述压块(3)是内壁呈台阶的中空圆柱体结构。

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