CN111761190B - 一种耐压壳体真空预热电子束焊接用隔热防护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐压壳体真空预热电子束焊接用隔热防护装置，所述隔热防护装置设在耐压壳体外部，由可拆卸不锈钢板通过螺栓连接形成骨架，包括上半球隔热防护装置和下半球隔热防护装置，其中上半球隔热防护装置直接与外加热器上表面固定连接，形成帽状结构，所述下半球隔热装置位于外加热器下方，下半球隔热装置与转台固定，形成碗状结构，骨架外部铺垫多层高反光金属箔进行隔热防护，上半球隔热防护装置的中心设置为光滑的筒形结构，加热线路及测温热电偶线穿过该筒形机构，本发明能够在耐压壳体的真空预热焊接时起到很好的隔热保护作用，提升加热效率，同时解决了线路运动过程中缠绕问题。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料焊接领域，具体涉及一种耐压壳体真空预热电子束焊接用隔热防护装置。
背景技术
传统电子束焊接技术中通常采用电子束散焦扫描预热，仅对薄板或者厚板表面进行焊前预热，预热能力有限；真空预热电子束焊接是一种新的焊接方法，将真空预热和电子束焊接技术相结合，能够有效提高特种材料焊接性，同时改善焊缝性能。
基于该真空预热电子束焊接方法，现有耐压壳体构件中环形焊缝需要进行真空预热电子束焊接，所需预热温度将达到600℃以上，长时间高温预热会对电子束焊机造成损坏，急需解决耐压壳体高温下向电子束焊机内部的热量辐射问题；同时，耐压壳体在焊接过程中需要转动，而壳体内部加热器的连接线路会在转动时发生缠绕造成损坏，易发生短路现象，现有技术中尚无针对上述问题的解决方案。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明设计制作了一套用于耐压壳体的真空预热电子束焊接用隔热防护装置，采用本发明能够有效阻隔高温热量向真空电子束焊机内的辐射，避免长时间高温造成电子束焊机设备损坏，有效减少热量耗散，提高了耐压壳体真空加热效率，同时避免了焊接过程中线路缠绕损坏的现象。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种耐压壳体真空预热电子束焊接用隔热防护装置，用于耐压壳体真空预热电子束焊接中的隔热防护，真空预热电子束焊接装置包括电子束焊机、转台、加热系统以及真空室，所述耐压壳体位于转台上方，随着转台做旋转运动，加热系统与耐压壳体进行组装，在电子束焊机的真空室内进行真空加热，所述加热系统由内加热器和外加热器构成，外加热器支撑在耐压壳体外侧，与耐压壳体之间留有间隙，内加热器固定在耐压壳体内随着耐压壳体旋转运动，所述隔热防护装置设在耐压壳体外部，由可拆卸不锈钢板通过螺栓连接形成骨架，包括上半球隔热防护装置和下半球隔热防护装置，其中上半球隔热防护装置直接与外加热器上表面固定连接，形成帽状结构，所述下半球隔热装置位于外加热器下方，下半球隔热装置与转台固定，形成碗状结构，在下半球隔热装置顶端处还设计有凸起边缘结构，能够减少加热器和耐压壳体之间缝隙处的热量辐射；上、下半球隔热防护装置的骨架安装完成后，在骨架外部铺垫多层高反光金属箔进行隔热防护。
进一步地，所述上半球隔热防护装置的中心设置为光滑的筒形结构，加热线路及测温热电偶线穿过该筒形机构，转动过程中在筒形结构内部做自身缠绕，避免与其他部位发生缠绕造成线路损坏。
进一步地，所述高反光金属箔为铝箔。
有益效果：本发明通过设计一种耐压壳体真空预热电子束焊接的隔热防护装置，有效减少了真空预热过程中向真空电子束焊机内的辐射热量，提高了加热效率；同时能够避免在耐压壳体旋转焊接过程中加热线路和测温线路与其他部位发生缠绕，造成损坏的问题。通过实验测试，当耐压壳体加热至600℃时，未采用本发明时距离耐压壳体附近200mm位置处温度将达到450-550℃，采用本发明后温度仅有250-300℃；同时加热时间由原来5-6h，可缩短至3-4h。本发明能够在耐压壳体的真空预热焊接时起到很好的隔热保护作用，提升加热效率，同时解决了线路运动过程中缠绕问题。
附图说明
图1为耐压壳体真空预热电子束焊接装置结构示意图；
图2为下隔热装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
如图1-2所示，一种耐压壳体的真空预热电子束焊接用隔热防护装置，用于耐压壳体真空预热电子束焊接中的隔热防护，所述耐压壳体1为球形，需完成环形焊缝的焊接，真空预热电子束焊接装置包括电子束焊机、转台3、加热系统2以及真空室，所述耐压壳体1位于转台3上方，随着转台3做旋转运动，加热系统2与耐压壳体1进行组装，在电子束焊机的真空室内进行真空加热，所述加热系统2由内加热器和外加热器构成，外加热器支撑在耐压壳体1外侧，与耐压壳体1留有间隙，内加热器固定在耐压壳体1内，随着耐压壳体1旋转运动，所述隔热防护装置设在耐压壳体1外部，包括上半球隔热防护装置4和下半球隔热防护装置5，均由可拆卸不锈钢板通过螺栓连接形成骨架，其中上半球隔热防护装置4直接与外加热器的上表面固定连接，形成帽状结构，直接有效减少耐压壳体1向上方真空室其他部位辐射热量；所述下半球隔热防护装置5位于外加热器下方，下半球隔热防护装置5与转台3固定，形成碗状结构，直接有效减少耐压壳体1向转台3及下方真空室其他部位辐射热量；由于耐压壳体1需要转动，外加热器和耐压壳体1间留有具有较大的间隙，因此在下半球隔热防护装置5顶端处设计凸起边缘结构5-1，能够减少加热器和耐压壳体1间缝隙处热量辐射；上、下半球隔热防护装置的隔热骨架安装完成后，在骨架外部铺垫多层高反光金属箔（如铝箔等）进行隔热防护，能够在真空环境中有效减少热加热器及耐压壳体1向真空室内的热量辐射。
上半球隔热防护装置4和下半球隔热防护装置5在耐压壳体1外侧形成骨架，对高反光金属箔起到支撑作用，通过骨架和高反光金属箔结合的形式，在耐压壳体1外部形成有效的隔热防护，有效减少加热过程中热量向真空室的辐射，同时提高加热效率。
此外，由于耐压壳体1加热和焊接过程需要转动，加热线路6尤其是内部加热器连接导线在旋转过程中容易与其他部位发生缠绕，造成损坏，因此在所述上半球隔热防护装置4的中心设置为光滑的筒形结构，加热器的加热线路6及测温热电偶线穿过该筒形机构，转动过程中在筒形结构内部做自身缠绕，避免与其他部位发生缠绕造成线路损坏。
本发明隔热防护装置使用时的具体步骤如下：
（1）按图1所示装配耐压壳体1、加热系统2、转台3、上半球隔热防护装置4和下半球隔热防护装置5，将加热系统2与待焊工件进行组装，其中耐压壳体1置于转台3上方，随着转台3做旋转运动，完成装配后进行转动测试，检验转动过程中加热线路6是否发生碰撞和干扰；
（2）完成上、下隔热骨架安装后，在骨架上铺垫多层高反光金属箔（如铝箔等），铝箔熔点约660℃，高于加热温度600℃，不会发生熔化，能够在真空环境中有效减少热加热器及耐压壳体向真空室内的热量辐射；
（3）然后进行运动系统、线路系统的检测，检测合格后关闭真空室炉门，打开真空泵组进行抽真空，待真空度优于1×10-2Pa后，加热系统在电子束焊机内进行真空加热，加热耐压壳体；
（4）当加热至所需温度后停止加热，通过旋转转台完成电子束示教、定位焊和正式焊接，按照既定焊接工艺进行焊接即可；
（5）完成焊接后进行随炉冷却，温度降至100℃以下后进行真空室放气，打开炉门，即完成耐压壳体的真空预热焊接。
课题组人员对直径2米的耐压壳体进行了真空预热电子束焊接实验，通过实验测试，当耐压壳体加热至600℃时，未采用本发明时距离耐压壳体附近200mm位置处温度将达到450-550℃，采用本发明隔热防护装置后同样距离位置温度仅有250-300℃，并且，本发明的隔热防护装置在隔热的同时具有保温效果，使得加热时间由原来5-6h，可缩短至3-4h。
由此可见，该发明能够在耐压壳体的真空预热焊接时起到很好的隔热保护作用，提升加热效率，同时解决了线路运动过程中缠绕问题。
Claims (2)
1.一种耐压壳体真空预热电子束焊接用隔热防护装置，用于耐压壳体真空预热电子束焊接中的隔热防护，其特征在于，所述耐压壳体为球形，需完成环形焊缝的焊接，真空预热电子束焊接装置包括电子束焊机、转台、加热系统以及真空室，所述耐压壳体位于转台上方，随着转台做旋转运动，加热系统与耐压壳体进行组装，在电子束焊机的真空室内进行真空加热，所述加热系统由内加热器和外加热器构成，外加热器支撑在耐压壳体外侧，与耐压壳体之间留有间隙，内加热器固定在耐压壳体内随着耐压壳体旋转运动，所述隔热防护装置设在耐压壳体外部，由可拆卸不锈钢板通过螺栓连接形成骨架，包括上半球隔热防护装置和下半球隔热防护装置，其中上半球隔热防护装置直接与外加热器上表面固定连接，形成帽状结构，所述下半球隔热装置位于外加热器下方，下半球隔热装置与转台固定，形成碗状结构，在下半球隔热装置顶端处还设计有凸起边缘结构，能够减少加热器和耐压壳体之间缝隙处的热量辐射；上、下半球隔热防护装置的骨架安装完成后，在骨架外部铺垫多层高反光金属箔进行隔热防护，所述高反光金属箔为铝箔。
2.如权利要求1所述的一种耐压壳体真空预热电子束焊接用隔热防护装置，其特征在于，所述上半球隔热防护装置的中心设置为光滑的筒形结构，加热线路及测温热电偶线穿过该筒形机构，转动过程中在筒形结构内部做自身缠绕，避免与其他部位发生缠绕造成线路损坏。
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