CN113369657B - 一种电子束焊接接头感应加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子束焊接接头感应加热装置，属于电子束焊接技术领域。包括：感应加热装置支架包括支架本体，支架本体的顶部设有延伸支架，延伸支架上设有感应线圈支架；同轴电极包括内管，内管的一端作为进水口，内管的另一端通过绝缘锁紧螺母与外管的一端接通，外管的另一端引出管道作为高电压极，外管的另一端与高电压极之间设有密封套，外管的另一端的外侧壁上还引出管道作为低电压极；外管的外侧壁上设有外管夹块，外管夹块上设有出水口管道；内管上设有内管夹块；感应线圈置于感应线圈支架上，感应线圈的引出端两端分别与同轴电极的高电压极和低电压极连通。本发明设计结构合理，解决了无法在电子束焊接真空室内进行有效热处理的问题。

Description

一种电子束焊接接头感应加热装置

技术领域

本发明属于电子束焊接技术领域，涉及一种电子束焊接接头感应加热装置。

背景技术

电子束焊接作为一种特种焊接方法，其具备焊接可达性好，熔深大且氛围好，接头强度高，焊接变形小，焊接厚度大，可焊材料范围广等优点，被越来越多的用于精密零部件的制造工艺中去。发动机最重要的性能指标是其热效率和推重比，提高这两个性能最简单有效的方法是选用轻质耐高温的新型材料来代替镍基耐热合金。Ti₂AlNb材料作为金属间化合物具有比强度高、比刚度大、高温力学性能和抗氧化性能好等优点而受到关注，但连接技术是其能否得到应用的关键技术之一。研究发现进行Ti₂AlNb材料电子束焊接时，如果其焊接工艺中的加热辅助阶段设计不当，则容易导致导致焊接裂纹的产生。而这其中，暂无可以实现有效加热辅助的装置。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电子束焊接接头感应加热装置，通过设计合理的辅助装置进行焊接，解决了无法在电子束焊接真空室内进行焊接前预热及焊接后缓冷的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种电子束焊接接头感应加热装置，包括感应加热装置支架、感应线圈以和同轴电极；感应加热装置支架包括支架本体，支架本体的顶部设有延伸支架，延伸支架上设有感应线圈支架；同轴电极包括内管，内管的一端作为进水口，内管的另一端通过绝缘锁紧螺母与外管的一端接通，外管的另一端引出管道作为高电压极，外管的另一端与高电压极之间设有密封套，外管的另一端的外侧壁上还引出管道作为低电压极；外管的外侧壁上设有外管夹块，外管夹块上设有出水口管道；内管上设有内管夹块；感应线圈置于感应线圈支架上，感应线圈的引出端两端分别与同轴电极的高电压极和低电压极连通。

优选地，装配时，内管夹块和外管夹块上分别接入电源线路并接通电源，形成正负极通电。

优选地，装配时，高电压极的引出管道向感应线圈供水，低电压极接引感应线圈出水。

优选地，感应线圈采用高纯铜管制得。

优选地，同轴电极的部件均采用高纯铜管制得。

优选地，支架本体上设有红外测温仪，红外测温仪外接有温度控制显示器。

优选地，支架本体的底部设有底座，底座上设有工作台连接孔。

优选地，感应线圈的引出端两端线圈管道之间设有绝缘层。

优选地，支架本体包括两个侧梁，两个侧梁之间焊装有加强筋。

优选地，感应线圈的引出端两端、与同轴电极的高电压极和低电压极之间，均通过法兰结构接通。

优选地，使用时，感应线圈与待电子束焊接接头的焊缝的距离为3～5mm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种电子束焊接接头感应加热装置，因零件的感应加热需求及电子束焊接只有一个外接转盘接口，设计了同轴电极不仅满足了电子束焊机的局限，并且满足了感应线圈加热冷却使用要求，装置结构简单，安全可靠，提高了感应线圈加热设备的效率与稳定性。因待电子束焊接的焊接接头零件需进行焊前焊缝局部预热，根据零件的加热区域和加热工艺要求，设计出合理的感应线圈安装支架，确保工件加热时位置固定，同时保证零件与感应线圈同心并且刚性良好，并与电子束焊机真空室大小及转接盘配合良好。因此，本发明所述电子束焊接接头感应加热装置结构设计合理，使用装配简便。与现有技术中常用于实现加热的诸多方式如电阻加热、电子束焊接扫描加热、电热绳加热等等一系列加热方式相比，现有加热方式无法在电子束焊接真空室内进行高温加热。而本发明所述电子束焊接接头感应加热装置，有效解决了无法在电子束焊接真空室内进行焊接前预热及焊接后缓冷的问题。

进一步地，通过在感应加热装置支架上方安装了红外测温仪，并外接温度控制显示器，将红外测温仪的测温头对准零件焊缝位置，在加热的过程中对焊缝进行实时测温，确保了零件温度实时监控及调控。

附图说明

图1为本发明中感应加热装置支架整体的主视图；

图2为本发明中感应加热装置支架整体的俯视图；

图3为本发明中同轴电极的结构示意图。

其中：1-支架本体；2-延伸支架；3-加强筋；4-底座；5-工作台连接孔；6-感应线圈支架；7-内管；8-内管夹块；9-外管夹块；10-外管；11-绝缘衬套；12-密封套；13-绝缘锁紧螺母；14-低电压极；15-高电压极。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

本发明所述一种电子束焊接接头感应加热装置，包括感应加热装置支架、设置于感应加热装置支架上的感应线圈以及与感应线圈外接相连的同轴电极。感应加热装置支架具体包括：支架本体1，延伸支架2，加强筋3，底座4，工作台连接孔5，感应线圈安装支架，感应加热电源，感应线圈，同轴电极，红外测温仪，温度控制显示器。同轴电极具体包括：内管7，内管夹块8，外管夹块9，外管10，绝缘衬套11，密封套12，绝缘锁紧螺母13，低电压极14，高电压极15。

其中，参见图1和图2可知，支架本体1为一方形金属框结构，包括两个侧梁和一个顶梁，两个侧梁之间焊装有加强筋3，两个侧梁的底部均设有底座4，底座4上开设有工作台连接孔5。顶梁上焊装延伸支架2，延伸支架2水平向前伸出，延伸支架2下方安装有感应线圈支架6，感应线圈安装在感应线圈支架6上。其中，在感应线圈上沿圆周焊接上同材料的螺柱，并在支架上进行开孔，利用螺柱与螺母将感应线圈与感应支架相连接。感应加热电源与感应线圈通过导线连接，并在局部做绝缘处理。红外测温仪设置于感应加热装置支架上，使得红外测温仪能够探测到焊接接头区域处并进行实时测温，红外测温仪外接有温度控制显示器，用于实时显示测得的温度，便于现场操作人员监控或调整。

具体地，在本发明的某一具体实施方式中，感应线圈采用高纯铜管制得，感应线圈引出端的两端高纯铜管中设有绝缘层。

其中，参见图3可知，同轴电极的内管7的一端至于外观的一端内，并通过绝缘锁紧螺母13使内管7和外管10保持密封，内管7的另一端作为进水口外接进水管，进水管与外部水源接通，内管7上设内管夹块8。外管10上设有外管夹块9，外管夹块9上设有出水口；使用时，内管夹块8和外管夹块9上分别接入电源线路并接通电源，形成正负极通电。外管10的另一端处分别引出两个管道，两个管道的引出端面上均设有连接法兰。

结合图3，具体地，在本发明的某一具体实施方式中，同轴电极上的部件均采用高纯铜管制得。外管10上引出的两个管道分别于感应线圈的两端管道对接。对接的方式具体为：在感应线圈的两端高纯铜管末端同样均设有连接法兰，感应线圈的两端高纯铜管，和外管10另一端的两个管道引出端的连接法兰，分别一一对应连接。其中，外管10另一端的两个管道中，其中的向感应线圈供水的一端作为高电压极15，其中的向感应线圈出水的一端作为低电压极14。其中，高电压极15的管道设置于外管10的另一端端口，外管10的另一端端口上由外向内依次套设有绝缘衬套11和密封套12，实现高电压极15的管道与外管10的另一端端口的密封结构。其中，低电压极14设置于外管10的另一端端口的外侧壁上。

本发明所述一种电子束焊接接头感应加热装置，其工作原理如下：

1)将设计好的感应线圈支架6安装固定在电子束焊机工作台上，设计好的支架台安装感应线圈，能够满足待电子束焊接接头零件感应加热的尺寸、位置、行程要求，也并不干涉加热后进行焊接的要求。

具体地，将本装置放置在需要进行电子束焊接接头零件的工作台上，并使用螺钉通过工作台连接孔5将所述电子束焊接接头感应加热装置与工作台固定连接好。

2)将待电子束焊接接头的零件依次装入零件的固定夹具上，确保零件定位完好且装配间隙满足要求，依次将螺母套入螺杆并将装置压紧，使得当待焊接零件装在夹具上以后，利用将压板套入螺杆并压在零件的安装边处，再将螺母套入螺杆拧紧后将零件压紧。同时保证所述电子束焊接接头感应加热装置上的感应线圈与待电子束焊接接头零件同心且焊缝与线圈的距离在(3～5)mm；

3)调试完毕后，将感应线圈管路与同轴电极进行连接，将转接盘装好，利用电子束焊接真空室转接盘将感应加热电源、循环水系统及测温控制线路系统等进行连接，全部连接完成后，抽真空产看转接盘是否密闭、管路是否存在漏水等现象对设备整体进行预热前调试；确保检查水循环系统连接完好，感应加热电源连接完好、温度控制器连接完好。

4)全部准备完毕后，关闭真空室，进行抽真空，真空度如能达到3×10^-4mbar说明密封性完后，如达不到对设备管路及转接盘等进行检查，抽真空结束后对依次打开循环水系统、启动感应加热电源开关及打开温度控制器和红外测温仪，针对将待电子束焊接接头的零件依次进行焊前预热、焊接、焊后后热。

具体地，在本发明的某一具体实施方式中，待焊接的焊接接头零件为由Ti₂AlNb材料加工的匣体结构零件，用于Ti₂AlNb匣体电锥面圆周焊缝的电子束焊接。

综上所述，本发明所述电子束焊接接头感应加热装置，针对Ti₂AlNb材料零件的特殊热处理需求，设计出电子束焊接加热装置，能够满足零件在电子束焊前进行焊前预热及焊后进行焊后后热的要求。与现有技术中的加热方法相比，想要完成在电子束焊机真空室内进行高温加热，要考虑的问题很复杂，包括：首先，需要达到高温，那么加热装置要能加热至1000℃才有这个裕度；二是如何在电子束焊机确定的条件下进行内外连接，并如何进行温度的精确控制；三是如何保证电子束焊机真空室在高温不受到热辐射而损坏并保证电子束焊机的正常运转；四是感应加热装置如何设计与焊接零件行位运动尺寸相一致，必须严丝合缝，才能完成，难度巨大。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电子束焊接接头感应加热装置，其特征在于，包括感应加热装置支架、感应线圈以和同轴电极；

感应加热装置支架包括支架本体（1），支架本体1的顶部设有延伸支架（2），延伸支架（2）上设有感应线圈支架（6）；

同轴电极包括内管（7），内管（7）的一端作为进水口，内管（7）的另一端通过绝缘锁紧螺母与外管的一端接通，外管（10）的另一端引出管道作为高电压极，外管（10）的另一端与高电压极之间设有密封套，外管（10）的另一端的外侧壁上还引出管道作为低电压极；外管（10）的外侧壁上设有外管夹块（9），外管夹块（9）上设有出水口管道；内管（7）上设有内管夹块（8）；

感应线圈置于感应线圈支架（6）上，感应线圈的引出端两端分别与同轴电极的高电压极和低电压极连通；

装配时，内管夹块（8）和外管夹块（9）上分别接入电源线路并接通电源，形成正负极通电；

装配时，高电压极的引出管道向感应线圈供水，低电压极接引感应线圈出水；

感应线圈的引出端两端、与同轴电极的高电压极和低电压极之间，均通过法兰结构接通。

2.根据权利要求1所述的一种电子束焊接接头感应加热装置，其特征在于，感应线圈采用高纯铜管制得；

同轴电极的部件均采用高纯铜管制得。

3.根据权利要求1所述的一种电子束焊接接头感应加热装置，其特征在于，支架本体（1）上设有红外测温仪，红外测温仪外接有温度控制显示器。

4.根据权利要求1所述的一种电子束焊接接头感应加热装置，其特征在于，支架本体（1）的底部设有底座（4），底座（4）上设有工作台连接孔（5）。

5.根据权利要求1所述的一种电子束焊接接头感应加热装置，其特征在于，感应线圈的引出端两端线圈管道之间设有绝缘层。

6.根据权利要求1所述的一种电子束焊接接头感应加热装置，其特征在于，支架本体（1）包括两个侧梁，两个侧梁之间焊装有加强筋（3）。

7.根据权利要求1所述的一种电子束焊接接头感应加热装置，其特征在于，使用时，感应线圈与待电子束焊接接头的焊缝的距离为3～5mm。

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