CN113909663B - 异种金属电磁阀阀组件端面真空电子束焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种异种金属电磁阀阀组件端面真空电子束焊接方法，包括有以下步骤：浸泡烘干、退磁、定位焊、封焊、焊接、钳工、热处理、洗涤和检验。按照本发明的方法进行的电磁阀阀组件端面真空电子束焊接的零件，对其焊接接头进行质量检查，包括宏观缺陷、组织检查、熔深检查等，均满足焊接质量要求；对电磁阀阀组件的元件试验，包括气密性能、液压性能等试验，并完成电磁阀产品的性能验证，满足产品性能要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种真空电子束焊接方法，特别是一种异种金属电磁阀阀组件端面真空电子束焊接方法。
背景技术
电磁阀阀组件如图1所示，其端面对焊零件为极靴组件(DT4E)和阀体(15-5PH)，DT4E是电工纯铁，磁性强，适于各种焊接。15-5PH焊接性能良好，焊接变形较小，无裂纹倾向。单一材料的均有较好的焊接性能，但异种金属焊接时，不同的金属在化学成分、熔点、热导率、膨胀系数、比热容等热物理性能和力学性能方面差异显著，二者熔化焊存在冶金不相容性和较大的热应力及组织应力。其它合金元素的引入，易产生脆性相及不同熔点相的偏析，极易形成接头区裂纹缺陷，加大了异种金属焊接难度。且电磁阀阀组件有气密性和液压性要求，使得该零件焊接难度增大。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种异种金属电磁阀阀组件端面真空电子束焊接方法。用于解决现有技术存在的上述问题，突破技术瓶颈，解决原生产效率低下的困境，以实现电磁阀的批量、高效生产。
本发明的技术方案：一种异种金属电磁阀阀组件端面真空电子束焊接方法，包括有以下步骤：
浸泡烘干、退磁、定位焊、封焊、焊接、钳工、热处理、洗涤和检验。
前述的异种金属电磁阀阀组件端面真空电子束焊接方法中，所述步骤浸泡烘干具体操作如下：将零件放入溶剂型清洗剂内浸泡2h～3h，然后吹干后放入烘干箱内烘干，烘干温度T＝120℃±10℃，烘干时间t＝1.5h±0.5h，然后空冷。
前述的异种金属电磁阀阀组件端面真空电子束焊接方法中，所述步骤退磁具体操作如下：将零件在退磁机上退磁5～10次，磁通量密度要求≤3×10-4T。
前述的异种金属电磁阀阀组件端面真空电子束焊接方法中，所述步骤定位焊具体操作如下：对焊缝部位进行四个点的定位焊，对称均匀的分布在圆形焊缝上，焊接工艺参数：聚焦电流416mA、加速电压60KV；焊接束流6.7mA～7.1mA；转速30rpm；灯丝电压：电流为10mA的饱和电压；焊枪的真空度≤5.4×10-5mbar，焊室的真空度≤5.4×10-4mbar。
前述的异种金属电磁阀阀组件端面真空电子束焊接方法中，所述步骤封焊具体操作如下：聚焦电流416mA、加速电压60KV；焊接束流0.5mA～1.0mA；转速30rpm；焊接时间2.1s；灯丝电压：电流为10mA的饱和电压；焊枪的真空度≤5.4×10-5mbar，焊室的真空度≤5.4×10-4mbar。
前述的异种金属电磁阀阀组件端面真空电子束焊接方法中，所述步骤焊接具体操作如下：焊接工艺参数：聚焦电流416mA、加速电压60KV；焊接束流7.1mA；转速30rpm；焊接时间2.1s；灯丝电压：电流为10mA的饱和电压；焊枪的真空度≤5.4×10-5mbar，焊室的真空度≤5.4×10-4mbar。
前述的异种金属电磁阀阀组件端面真空电子束焊接方法中，所述步骤钳工具体操作如下：去除焊缝及零件表面飞溅物。
前述的异种金属电磁阀阀组件端面真空电子束焊接方法中，所述步骤热处理具体操作如下：将焊好的阀体组件放入烘干箱内进行，烘干温度T＝180℃±10℃，烘干时间t＝8h±0.5h，随炉冷或空冷。
前述的异种金属电磁阀阀组件端面真空电子束焊接方法中，所述步骤洗涤具体操作如下：用清洗剂将阀体组件清洗干净，用电吹风吹干。
前述的异种金属电磁阀阀组件端面真空电子束焊接方法中，所述步骤检查具体操作如下：进行外观、焊缝、熔深以及性能。
本发明的有益效果：与现有技术相比，按照本发明的方法进行的电磁阀阀组件端面真空电子束焊接的零件，对其焊接接头进行质量检查，包括宏观缺陷、组织检查、熔深检查等，均满足焊接质量要求；对电磁阀阀组件的元件试验，包括气密性能、液压性能等试验，并完成电磁阀产品的性能验证，满足产品性能要求。产品性能要求详见表1。
表1 实验要求
附图说明
附图1阀组件焊接示意图；
附图2为DOE实验分析中熔深的立方图。
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。
本发明的实施例1：一种某型号异种金属(DT4E、15-5PH)电磁阀阀组件端面真空电子束焊接工艺，对焊零件过盈配合、焊缝熔深要求1.4mm～1.7mm，焊缝直径约为Φ8.7mm，焊缝宽度不超过环宽为0.8mm的圆环槽。包括如下步骤：
1)浸泡烘干：
将零件放入艾克森美孚ISOPAR L溶剂型清洗剂内浸泡2.5h，用压缩空气吹干后放入烘干箱内烘干，T＝120℃，t＝1.5h，空冷。浸泡过程主要是通过清洗剂清洗掉零件表面的残留物。因为零件阀体(15-5PH)中有个小孔，清洗过程中清洗剂进入孔中，故采用烘干箱对其内部的清洗剂进行烘干处理。此工序目的是将焊件零件清洗干净，避免前期加工残留的污染物影响焊接质量。选择浸泡2h～3h是为了充分清洗干净，选择烘干温度和时间是基于清洗液的挥发温度，且同时能起到对焊接件进行预热的作用。
2)退磁：
将零件在退磁机上退磁6次，磁通量密度为3×10-4T。因为电磁阀组件中的极靴组件(DT4E)为电工纯铁，磁性强，其产生的磁场在后续的真空电子束焊接过程中，容易导致电子束发生偏移，故需要对零件进行退磁处理。退磁目的是消除电工纯电的磁性对真空电子束焊接时光束方向的影响。
3)定位焊：
对焊缝部位进行四个点的定位焊，对称均匀的分布在圆形焊缝上，焊接工艺参数：聚焦电流416mA、加速电压60KV；焊接束流7.0mA；转速30rpm；灯丝电压：电流为10mA的饱和电压。焊枪与焊室的真空度分别为5.4×10-5mbar、5.4×10-4mbar。点位焊可防止正式焊接时不同部位受热不均造成零件变形。其焊接参数与正式焊接参数保持一致，仅焊接时间不同。
4)封焊：
封焊：聚焦电流416mA、加速电压60KV；焊接束流0.5mA；转速30rpm；焊接时间2.1s；灯丝电压：电流为10mA的饱和电压。焊枪与焊室的真空度分别为5.4×10-5mbar、5.4×10- 4mbar。封焊工步目的：对于焊接工件较小时，小电流封焊的目的是起到对焊接部位的预热作用，同时对焊接部位进行清理，进而避免焊接时高电子束能量造成的冷热不均影响焊缝质量。其参数选择一般除焊接电流为0.5mA～1.0mA；其它参数和正式焊接参数一致。
5)焊接：
焊接工艺参数：聚焦电流416mA、加速电压60KV；焊接束流7.1mA；转速30rpm；焊接时间2.1s；灯丝电压：电流为10mA的饱和电压。焊枪与焊室的真空度分别为5.4×10-5mbar、5.4×10-4mbar。焊接参数选择：使用Minitab软件的进行3因数2水平全因子(焊接电流、高速电压、焊接时间)DOE试验设计，聚焦电流、转速、灯丝电压、焊枪与焊室的真空度等其它参数按厂家推荐参数进行。试验具体方案见下表2(每组2个试样)。
表2 试验方案
采用Minitab软件中DOE实验分析中因子图分别对熔深的立方图进行分析如图2所示。
由图2可知：在选择高速电压70KV、焊接电流7.1mA时，焊接时间在1.9S-2.2S之间均能满足熔深1.4-1.7mm要求，在对转速进行分析后，需2S才能转完一圈，因此选择焊接时间为2.1S。
6)钳工：
去除焊缝及零件表面飞溅物(按需)。
8)热处理：
将焊好的阀体组件放入烘干箱内进行，T＝180℃，t＝8h，空冷。热处理工步目的是去除焊接应力。
9)洗涤：
用艾克森美孚ISOPAR L溶剂型清洗剂将阀体组件清洗干净，用电吹风吹干。
10)检查：
a)进行外观检查：保证零件无飞溅、无凹坑等外观缺陷，满足焊缝质量要求；
b)对焊缝宽度进行检查：焊缝不允许超过A面，未超过圆环坑(0.8mm宽)，未超过A面。
c)熔深检查：取一个零件切割进行熔深检查，如熔深为1.53mm，则满足1.4mm～1.7mm的要求。
d)性能检查：对焊接电磁阀进行外泄漏、内泄漏检查、流量试验、启动/释放电压试验。
按照实施例1生产的产品，每批次选择不少于10个产品进行检查，单项不符合的既认定为不符合要求，经检查未有单项不符合的产品，每批次产品检查均值如下表3所示，每批次产品各项性能均满足产品要求。
表3 性能检查结果
Claims (5)
1.一种异种金属电磁阀阀组件端面真空电子束焊接方法，其特征在于：包括有以下步骤：
浸泡烘干、退磁、定位焊、封焊、焊接、钳工、热处理、洗涤和检验；
所述定位焊具体操作如下：对焊缝部位进行四个点的定位焊，对称均匀的分布在圆形焊缝上，焊接工艺参数：聚焦电流416mA、加速电压60KV；焊接束流6.7mA～7.1mA；转速30rpm；灯丝电压：电流为10mA的饱和电压；焊枪的真空度≤5.4×10-5mbar，焊室的真空度≤5.4×10-4mbar；
所述封焊具体操作如下：聚焦电流416mA、加速电压60KV；焊接束流0.5mA～1.0mA；转速30rpm；焊接时间2.1s；灯丝电压：电流为10mA的饱和电压；焊枪的真空度≤5.4×10-5mbar，焊室的真空度≤5.4×10-4mbar；
所述焊接具体操作如下：焊接工艺参数：聚焦电流416mA、加速电压60KV；焊接束流7.1mA；转速30rpm；焊接时间2.1s；灯丝电压：电流为10mA的饱和电压；焊枪的真空度≤5.4×10-5mbar，焊室的真空度≤5.4×10-4mbar；
所述浸泡烘干具体操作如下：将零件放入溶剂型清洗剂内浸泡2h～3h，然后吹干后放入烘干箱内烘干，烘干温度T=120℃±10℃，烘干时间t=1.5h±0.5h，然后空冷；
所述热处理具体操作如下：将焊好的阀体组件放入烘干箱内进行，烘干温度T=180℃±10℃，烘干时间t=8h±0.5h，随炉冷或空冷。
2.根据权利要求1所述的异种金属电磁阀阀组件端面真空电子束焊接方法，其特征在于：所述退磁具体操作如下：将零件在退磁机上退磁5～10次，磁通量密度要求≤3×10-4T。
3.根据权利要求1所述的异种金属电磁阀阀组件端面真空电子束焊接方法，其特征在于：所述钳工具体操作如下：去除焊缝及零件表面飞溅物。
4.根据权利要求1所述的异种金属电磁阀阀组件端面真空电子束焊接方法，其特征在于：所述洗涤具体操作如下：用清洗剂将阀体组件清洗干净，用电吹风吹干。
5.根据权利要求1所述的异种金属电磁阀阀组件端面真空电子束焊接方法，其特征在于：所述检验具体操作如下：进行外观、焊缝、熔深以及性能的检验。
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