CN1422722A - 大型容器局部真空电子束焊接装置及其工艺方法 - Google Patents

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方立武
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Abstract

大型容器局部真空电子束焊接装置及其工艺方法,属于金属焊接领域,装置包括一把产生高能电子束的电子枪,抽真空的腔室分为两部分,设置一个双层立体式密封橡胶圈,围绕待焊部分抽真空,将上下腔室分别构成一个可移动的小型局部真空室,通过电子束沿着焊缝偏转扫描或电子枪本身沿焊缝的移动,进行密封焊接,并按以下步骤操作:(1)进行单缝焊接；(2)组装另一焊缝的部件；(3)采用与(1)相同方法焊接交叉焊缝；(4)移动位置重新抽真空,形成另一局部真空室；(5)完成整体容器真空焊。本装置及方法建立了一个局部真空密封室,实现工件为大型容器的电子束焊接工艺,焊缝质量可靠。

Description

大型容器局部真空电子束焊接装置及其工艺方法
一   技术领域
本发明属于金属焊接领域，特别涉及到对于大型容器进行局部真空电子束焊接工艺方法及其装置。二  
背景技术
在工业企业中，对于大型容器，诸如大直径球形容器、大型锅炉及管道中的桶状容器等进行焊接时，目前常用的方法是采用电弧焊接方法，或CO2气体保护下焊接等工艺技术，它们对尺寸精度的要求不高，能满足一般企业生产要求，但是在原子能工业以及核聚变反应的研究中，对工件有较高的精度要求，对于所用大型容器，要求选用厚壁容器结构，一般的电弧焊接已不能满足要求，最适应的焊接方法是高能束焊接，特别是电子束焊接，它是上世纪60年代发展起来的新技术，最初用于原子能、航空航天工业中。电子束的能量密度大，焊接时能保证一次焊透深度大的焊缝，而且焊接的质量好、精度高。电子束焊接，为了确保焊缝不氧化，确保焊缝坚固结实，要求将焊接工件置于密封的真空室环境中，参见国防工业出版社出版的“真空设计手册”一书，讲述了工作原理。但现有设备真空室的极限尺寸限制了待焊接工件的尺寸，许多大型容器的待焊工件，长期以来苦于没有一个更大的被容纳的大型真空室，因而无法采用电子束焊接，这就向本领域的研究人员提出了一个崭新的课题。本发明人研制了一种局部真空室，不需要建立比工件更大的真空室，就能实现一种方便的、可移动的真空环境来完成大型工件的电子束焊接。三 
发明内容
本发明需要解决的技术问题，是针对已有技术中，电子束焊接没有足够大的真空室容纳下大型容器的待焊工件，而许多大型厚壁结构又必须采用高能量的电子束焊接技术，为了克服这一矛盾，重新发明了一种利用局部真空室进行电子束焊接的装置及其工艺。这是依照一种普遍的原理所进行的动态处理，因为任何容器的焊接都包含有两种焊缝，即两块料组成的单一焊缝和三块料组成的交叉焊缝，其他任何形式的焊缝都可以通过上述两种焊缝具体焊接来完成。本发明的目的，是采用下述技术方案来实现的，一种大型容器局部真空电子束焊接装置，包括一把产生高能电子束的电子枪和电子枪周围的一个抽真空的腔室，其特征在于，抽真空的腔室分为两部分，以待焊工件的焊缝为对称面，将其分成上、下两个腔室，设置一个双层立体式密封橡胶圈，围绕待焊部分抽真空，将上下腔室分别构成瞬时的、小型局部真空室，通过电子束沿着焊缝偏转扫描或电子枪本身沿焊缝的移动进行密封焊接，构成局部真空电子束焊接的装置。在该装置中，所述的双层立体式密封橡胶圈的大小可按工件焊缝大小而选择不同尺寸，两层间的距离为待焊工件的实际厚度。
一种大型容器局部真空电子束焊接工艺方法，包括利用一把产生高能量、并能沿焊缝扫描的电子束，其特征在于，该工艺按照以下步骤进行操作：
1)利用小型局部真空室装置进行单缝焊接，电子束扫过一段距离的单焊缝；
2)组装另一与前者交叉焊接的零件，使焊缝处在以交叉焊缝的交叉点为中心的圆上，被笼罩在同一个双层立体式密封胶圈的范围内；
3)采用与1)相同的方法，焊接另两段拼接在一起的焊缝；
4)有了上述三段焊缝，再利用另外上下两个密封圈，将交叉焊缝密封在另外一个局部范围，进行抽真空；也可利用原有局部真空室，移动后重新抽真空，形成另外一个局部真空室；
5)利用电子束沿焊缝扫描，或移动枪结构，完成整个容器的密封真空焊接。
所述的另外上下两个密封圈，它们建立新的局部真空室时，应与原有的位置紧密相连，以使所有焊缝完整、连续。
本发明的有益效果是，本装置可以建立一个可变换位置的局部真空密封室进行真空电子束焊接，实现工件为大型容器的电子束焊接工艺，焊缝质量可靠。四
附图说明
图1a、图1b分别表示两块料组成的单一焊缝及三块料组成的交叉焊缝
图2为双层立体式密封橡胶圈
图3为封闭的局部真空室
图4为带有电子枪的局部真空电子束焊接示意图
图5为电子束通过动态密封进行真空焊接示意图五 
具体实施方式
参照图1a-1b表示单一焊缝及交叉焊缝，所有工件的焊缝都不外乎这两中形式，待焊工件1、7，它们形成的焊缝8a、8b；参照图2、3表示封闭的局部真空室及带有电子枪的连接关系，焊接工件1、7分别被立体橡胶圈2构建的上真空室3及下真空室4夹住，上下真空室分别装有阀门5，上真空室装有产生电子束的电子枪6。

Claims (4)

1.一种大型容器局部真空电子束焊接装置，包括一把产生高能电子束的电子枪和电子枪周围的一个抽真空的腔室，其特征在于，抽真空的腔室分为两部分，以待焊工件的焊缝为对称面，将其分成上、下两个腔室，设置一个双层立体式密封橡胶圈，围绕待焊部分抽真空，将上下腔室分别构成小型局部真空室，通过电子束沿着焊缝偏转扫描或电子枪本身沿焊缝的移动，进行密封焊接，构成局部真空电子束焊接的装置。
2.根据权利要求1所述电子束焊接装置，其特征在于，所述的双层立体式密封橡胶圈的大小可按工件焊缝大小而选择不同尺寸，两层间的距离为待焊工件的实际厚度。
3.一种大型容器局部真空电子束焊接工艺方法，包括利用一把产生高能量并能沿焊缝扫描的电子束，其特征在于，该工艺按照以下步骤进行操作：
(1)利用小型局部真空室装置，进行单缝焊接，使电子束扫过一段距离的单焊缝；
(2)组装另一与前者交叉焊接的部件，使焊缝处在以交叉焊缝的交叉点为中心的圆上，并被笼罩在同一个双层立体式密封胶圈的范围内；
(3)采用与1)相同的方法，焊接另两段拼接在一起的焊缝；
(4)有了上述三段焊缝，再利用另外上下两个密封圈，将交叉焊缝密封在另外一个局部范围，进行抽真空，形成另外一个局部真空室；
(5)利用电子束沿焊缝扫描，完成整个容器的密封真空焊接。
4.根据权利要求3所述工艺方法，其特征在于，所述的另外上下两个密封圈，它们建立新的局部真空室时，应与原有的位置紧密相连，以使所有焊缝完整、连续。
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