CN219837304U - 一种稳定磁场的真空电子束焊机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种稳定磁场的真空电子束焊机，旋转夹具包括旋转驱动机构、夹盘和薄壁形状的中空的屏蔽罩，屏蔽罩的磁导率高于夹盘的磁导率，旋转驱动机构固定安装于加工平台，夹盘固定安装于旋转驱动机构的输出轴上，屏蔽罩套设于夹盘，夹盘收纳于屏蔽罩的腔室内，夹盘设置有多个用于夹持工件的卡爪，屏蔽罩对应各个卡爪的位置开设有形状相匹配的避让槽。通过屏蔽罩自身的高磁导率对旋转夹具进行感应屏蔽，防止旋转夹具对真空电子束焊装置的电子束产生的磁场进行干扰，稳定电子束，防止在焊接过程中电子束不规则跳动，降低焊缝气孔产生，提高焊接质量；具体是用于加工长度大于3米，纯度大于99.99％的高纯度旋转靶材的焊接设备。

Description

一种稳定磁场的真空电子束焊机

技术领域

本实用新型涉及真空电子束焊接技术领域，尤其是涉及一种稳定磁场的真空电子束焊机，具体是用于加工长度大于3米，纯度大于99.99％的高纯度旋转靶材的焊接设备。

背景技术

电子束焊机是利用高速运动的电子束流轰击工件的原理进行焊接加工的一种比较精密的焊接设备，真空电子束焊在焊接过程中利用定向高速运动的电子束流撞击工件使动能转化为热能而使工件熔化，形成焊缝。真空电子束焊对磁场的要求极高，根据洛伦兹力公式，运动电荷在磁场中受到洛伦兹力，会发生轨迹偏转，因此在进行真空电子束焊时受到夹具的磁场影响，在焊接的过程中电子束会发生不规则的跳动，导致容易出现气孔等现象，为解决磁场影响，往往需要对磁场影响大的夹具等零件进行退磁处理，但即便经过退磁处理，夹具仍然具备微磁性，依然对电子束具有一定程度上的干扰，在径直方向电子束仍然具有0.3～0.6mm的跳动范围，因此对于0.3mm以下宽的焊缝依然无法进行焊接，因此有必要予以改进。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种稳定磁场的真空电子束焊机，屏蔽夹具的磁场对电子束的影响，提高焊接时的环境磁场稳定性，降低电子束的偏移量，能够焊接出较窄的焊缝。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种稳定磁场的真空电子束焊机，包括真空电子束焊装置、加工平台和控制器，真空电子束焊装置安装于加工平台，控制器分别与真空电子束焊装置和加工平台电性连接，加工平台的一端设置有旋转夹具，旋转夹具包括旋转驱动机构、夹盘和薄壁形状的中空的屏蔽罩，屏蔽罩的磁导率高于夹盘的磁导率，旋转驱动机构固定安装于加工平台，夹盘固定安装于旋转驱动机构的输出轴上，屏蔽罩套设于夹盘，夹盘收纳于屏蔽罩的腔室内，夹盘设置有多个用于夹持工件的卡爪，屏蔽罩对应各个卡爪的位置开设有形状相匹配的避让槽。

进一步的技术方案中，屏蔽罩为硅钢片焊接成一体式结构的硅钢屏蔽罩，硅钢屏蔽罩包括管状的侧罩和前盖板，前盖板的边缘与侧罩的前端焊接固定，前盖板沿圆周方向间隔开设有多个与各个卡爪相对应的穿抓口，侧罩的前部开设有多个用于穿过各个卡爪的穿抓槽，穿抓口与穿抓槽连通形成避让槽。

进一步的技术方案中，夹盘包括盘体、大锥齿轮、至少一个小锥齿轮和多个卡爪，大锥齿轮旋转安装于盘体的内部，各个卡抓沿圆周方向间隔设置，各个卡爪滑动安装于盘体，小锥齿轮旋转安装于盘体的侧面，小锥齿轮与大锥齿轮啮合，各个卡爪的内侧面设置有螺齿，大锥齿轮的外侧设置有平面螺纹，平面螺纹与各个卡爪的螺齿啮合，各个卡爪分别朝向盘体的中心部做靠近或远离运动。

进一步的技术方案中，前盖板的中心部开设有贯穿前盖板的穿轴孔，侧罩的侧面还开设有与小锥齿轮相匹配的调节孔。

进一步的技术方案中，硅钢屏蔽罩的厚度为0.1～5mm。

进一步的技术方案中，加工平台包括基座、移动台、旋转夹具和平台驱动机构，移动台沿基座的长度方向滑动安装于基座，旋转夹具固定安装于移动台的前部，基座的前部为焊接部，基座的后部为装卸部，真空电子束焊装置安装于焊接部，平台驱动机构与控制器电连接，平台驱动机构与移动台传动连接，以实现驱动移动台在焊接部与装卸部之间往返滑动。

进一步的技术方案中，移动台还设置有多个旋转辅助机构，各个旋转辅助机构沿移动台的长度间隔设置，每个旋转辅助机构包括两个滚轮组件，两个滚轮组件沿旋转夹具的旋转轴对称设置，每个滚轮组件包括安装台和滚轮，安装台左右滑动安装于移动台，滚轮旋转安装于安装台的上部，滚轮的旋转轴与旋转夹具的旋转轴平行。

进一步的技术方案中，真空电子束焊装置包括电子枪、高压电源、高压线缆、真空机构和壳体，壳体安装于焊接部，真空机构与壳体连接，壳体的上部设置有枪腔室，壳体的下部设置有焊接腔室，电子枪安装于枪腔室，电子枪通过高压电缆和高压电源电连接，控制器分别与高压电源和真空机构电连接。

进一步的技术方案中，真空电子束焊装置还设置有真空密封机构，真空密封机构包括密封门、移门驱动机构和门框，门框固定安装于焊接部与装卸部之间，密封门左右滑动安装于门框，移门驱动机构传动连接密封门，移门驱动机构与控制器电性连接，焊接腔室朝向装卸部的一侧具有一装卸口，密封门与装卸口密封配合。

采用上述结构后，本实用新型和现有技术相比所具有的优点是：通过硅钢屏蔽罩自身的高磁导率对旋转夹具进行感应屏蔽，防止旋转夹具对真空电子束焊装置的电子束产生的磁场进行干扰，稳定电子束，防止在焊接过程中电子束不规则跳动，降低焊缝气孔产生，提高焊接质量；缩短焊缝宽度，扩大可焊接范围，具体是用于加工长度大于3米，纯度大于99.99％的高纯度旋转靶材的焊接设备。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型焊接时的结构示意图；

图2是本实用新型拆装工件时的结构示意图；

图3是本实用新型的图2的A部放大图；

图4是本实用新型的旋转夹具和硅钢屏蔽罩的分解图；

图5是本实用新型的硅钢屏蔽罩的结构示意图；

图6是本实用新型安装屏蔽罩的焊接监视图；

图7是本实用新型未安装屏蔽罩的焊接监视图。

图中标记：

1真空电子束焊装置、11电子枪、12壳体、121装卸口、13密封门、14门框；

21基座、211焊接部、212装卸部、22移动台、23旋转驱动机构、24硅钢屏蔽罩、241侧罩、242前盖板、243穿抓口、244穿抓槽、245调节孔、246穿轴孔、25夹盘、251盘体、252小锥齿轮、253卡爪、26滚轮组件、261安装台、262滚轮；

3控制器。

具体实施方式

以下仅为本实用新型的较佳实施例，并不因此而限定本实用新型的保护范围。

一种稳定磁场的真空电子束焊机，如图1至图5所示，包括真空电子束焊装置1、加工平台和控制器3，真空电子束焊装置1安装于加工平台，控制器3分别与真空电子束焊装置1和加工平台电性连接，加工平台的一端设置有旋转夹具，旋转夹具包括旋转驱动机构23、夹盘25和薄壁形状的中空的屏蔽罩，屏蔽罩的磁导率高于夹盘25的磁导率，旋转驱动机构23固定安装于加工平台，夹盘25固定安装于旋转驱动机构23的输出轴上，屏蔽罩套设于夹盘25，夹盘25收纳于屏蔽罩的腔室内，夹盘25设置有多个用于夹持工件的卡爪253，屏蔽罩对应各个卡爪253的位置开设有形状相匹配的避让槽。

传统的真空电子束焊接设备的夹具仅做退磁处理，但仍然具有微磁性，在焊接过程中，仍然对电子束产生干扰，导致电子束发生细小的不规则跳动，降低焊接精度和质量，无法焊接较窄的焊缝，如图7所示，图7所示的两个线条的十字交叉点为焊接目标点，亮光点为电子束的实际焊接点，焊接目标点与实际焊接点并未重合，电子束发生了偏移，而本实用新型则通过硅钢屏蔽罩24自身的高磁导率对旋转夹具进行感应屏蔽，防止旋转夹具对真空电子束焊装置1的电子束产生的磁场进行干扰，稳定电子束，防止在焊接过程中电子束不规则跳动，降低焊缝气孔产生，提高焊接质量；缩短焊缝宽度，扩大可焊接范围。如图6所示，图6所示的两个线条的十字交叉点为焊接目标点，亮光点为电子束的实际焊接点，焊接目标点与实际焊接点重合，电子束未发生偏移。

具体地，屏蔽罩为硅钢片焊接成一体式结构的硅钢屏蔽罩24，硅钢屏蔽罩24包括管状的侧罩241和前盖板242，前盖板242的边缘与侧罩241的前端焊接固定，前盖板242沿圆周方向间隔开设有多个与各个卡爪253相对应的穿抓口243，侧罩241的前部开设有多个用于穿过各个卡爪253的穿抓槽244，穿抓口243与穿抓槽244连通形成避让槽。夹盘25包括盘体251、大锥齿轮、至少一个小锥齿轮252和多个卡爪253，大锥齿轮旋转安装于盘体251的内部，各个卡抓沿圆周方向间隔设置，各个卡爪253滑动安装于盘体251，小锥齿轮252旋转安装于盘体251的侧面，小锥齿轮252与大锥齿轮啮合，各个卡爪253的内侧面设置有螺齿，大锥齿轮的外侧设置有平面螺纹，平面螺纹与各个卡爪253的螺齿啮合，各个卡爪253分别朝向盘体251的中心部做靠近或远离运动。硅钢屏蔽罩24由硅钢片制成，硅钢片是一种含碳极低的硅铁软磁合金，一般含硅量为0.5～4.5％。加入硅可提高铁的电阻率和最大磁导率，降低矫顽力、铁芯损耗铁损和磁时效。因此硅钢屏蔽罩24具备较高的磁导率，从而将夹盘25产生的磁场进行感应屏蔽，防止夹盘25干扰电子束，以稳定电子束，防止电子束发生偏移，提高焊接精度和效果。各个卡爪253通过穿抓口243和穿抓槽244自由的在朝向盘体251的中心部方向做靠近或远离运动，卡爪253通在安装硅钢屏蔽罩24后仍然能够自由移动，无需在安装工件时反复拆装硅钢屏蔽罩24，使用更加便利。

具体地，前盖板242的中心部开设有贯穿前盖板242的穿轴孔246，侧罩241的侧面还开设有与小锥齿轮252相匹配的调节孔245。在夹持端部具有短轴的工件时，短轴穿过穿轴孔246进行避让，避免出现干涉，而小锥齿轮252通过调节孔245裸露在外，在装卸工件时，将旋转小锥齿轮252的工具穿过调节孔245连接小锥齿轮252进行旋转，从而进行工件的拆装，使用更加方便。

具体地，硅钢屏蔽罩24的厚度为0.1～5mm。较佳地，硅钢屏蔽罩24的厚度为0.5～3mm，在确保屏蔽效果的同时，减小硅钢屏蔽罩24的厚度，从而减轻重量，节约材料，降低成本。

具体地，加工平台包括基座21、移动台22、旋转夹具和平台驱动机构，移动台22沿基座21的长度方向滑动安装于基座21，旋转夹具固定安装于移动台22的前部，基座21的前部为焊接部211，基座21的后部为装卸部212，真空电子束焊装置1安装于焊接部211，平台驱动机构与控制器3电连接，平台驱动机构与移动台22传动连接，以实现驱动移动台22在焊接部211与装卸部212之间往返滑动。在焊接时，控制器3控制平台驱动机构驱动移动台22从基座21的装卸部212移动至焊接部211，将工件送入真空电子束焊装置1，并使工件需要焊接的位置处于电子枪11的下方；在完成焊接后，控制器3控制平台驱动机构驱动移动台22从基座21的焊接部211移动至装卸部212，将工件送出真空电子束焊装置1，从而操作旋转夹具对工具进行拆装，结构简单，成本低，使用方便。

具体地，移动台22还设置有多个旋转辅助机构，各个旋转辅助机构沿移动台22的长度间隔设置，每个旋转辅助机构包括两个滚轮组件26，两个滚轮组件26沿旋转夹具的旋转轴对称设置，每个滚轮组件26包括安装台261和滚轮262，安装台261左右滑动安装于移动台22，滚轮262旋转安装于安装台261的上部，滚轮262的旋转轴与旋转夹具的旋转轴平行。工件仅通过旋转夹具进行固定，在焊接尺寸较长的工件时，仅凭旋转夹具无法进行固定，因此通过旋转辅助机构托举工件，给予工件支撑力，在固定工件时，先将工件的一端夹持固定在旋转夹具上，再调节旋转辅助机构的两个滚轮组件26，使两个滚轮组件26的滚轮262与工件外径辊压配合。

具体地，真空电子束焊装置1包括电子枪11、高压电源、高压线缆、真空机构和壳体12，壳体12安装于焊接部211，真空机构与壳体12连接，壳体12的上部设置有枪腔室，壳体12的下部设置有焊接腔室，电子枪11安装于枪腔室，电子枪11通过高压电缆和高压电源电连接，控制器3分别与高压电源和真空机构电连接。真空电子束焊装置1还设置有真空密封机构，真空密封机构包括密封门13、移门驱动机构和门框14，门框14固定安装于焊接部211与装卸部212之间，密封门13左右滑动安装于门框14，移门驱动机构传动连接密封门13，移门驱动机构与控制器3电性连接，焊接腔室朝向装卸部212的一侧具有一装卸口121，密封门13与装卸口121密封配合。在焊接时，将工件固定在旋转夹具上，通过控制器3控制移动台22移动至焊接腔室内，控制器3控制移门驱动机构驱动密封门13盖合在装卸口121上，使焊接腔室和枪腔室成为密闭腔室；再启动真空机构对焊接腔室和枪腔室进行抽真空，并通过高压电源启动电子枪11产生电子束，电子束在硅钢屏蔽罩24的感应屏蔽下保持稳定；最后旋转驱动机构23驱动夹盘25旋转，带动工件旋转完成焊接。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种稳定磁场的真空电子束焊机，包括真空电子束焊装置(1)、加工平台和控制器(3)，真空电子束焊装置(1)安装于加工平台，控制器(3)分别与真空电子束焊装置(1)和加工平台电性连接，其特征在于：加工平台的一端设置有旋转夹具，旋转夹具包括旋转驱动机构(23)、夹盘(25)和薄壁形状的中空的屏蔽罩，屏蔽罩的磁导率高于夹盘(25)的磁导率，旋转驱动机构(23)固定安装于加工平台，夹盘(25)固定安装于旋转驱动机构(23)的输出轴上，屏蔽罩套设于夹盘(25)，夹盘(25)收纳于屏蔽罩的腔室内，夹盘(25)设置有多个用于夹持工件的卡爪(253)，屏蔽罩对应各个卡爪(253)的位置开设有形状相匹配的避让槽。

2.根据权利要求1所述的一种稳定磁场的真空电子束焊机，其特征在于：所述屏蔽罩为硅钢片焊接成一体式结构的硅钢屏蔽罩(24)，硅钢屏蔽罩(24)包括管状的侧罩(241)和前盖板(242)，前盖板(242)的边缘与侧罩(241)的前端焊接固定，前盖板(242)沿圆周方向间隔开设有多个与各个所述卡爪(253)相对应的穿抓口(243)，侧罩(241)的前部开设有多个用于穿过各个卡爪(253)的穿抓槽(244)，穿抓口(243)与穿抓槽(244)连通形成所述避让槽。

3.根据权利要求2所述的一种稳定磁场的真空电子束焊机，其特征在于：所述夹盘(25)包括盘体(251)、大锥齿轮、至少一个小锥齿轮(252)和多个所述卡爪(253)，大锥齿轮旋转安装于盘体(251)的内部，各个卡抓沿圆周方向间隔设置，各个卡爪(253)滑动安装于盘体(251)，小锥齿轮(252)旋转安装于盘体(251)的侧面，小锥齿轮(252)与大锥齿轮啮合，各个卡爪(253)的内侧面设置有螺齿，大锥齿轮的外侧设置有平面螺纹，平面螺纹与各个卡爪(253)的螺齿啮合，各个卡爪(253)分别朝向盘体(251)的中心部做靠近或远离运动。

4.根据权利要求3所述的一种稳定磁场的真空电子束焊机，其特征在于：所述前盖板(242)的中心部开设有贯穿前盖板(242)的穿轴孔(246)，所述侧罩(241)的侧面还开设有与所述小锥齿轮(252)相匹配的调节孔(245)。

5.根据权利要求4所述的一种稳定磁场的真空电子束焊机，其特征在于：所述硅钢屏蔽罩(24)的厚度为0.1～5mm。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种稳定磁场的真空电子束焊机，其特征在于：所述加工平台包括基座(21)、移动台(22)、所述旋转夹具和平台驱动机构，移动台(22)沿基座(21)的长度方向滑动安装于基座(21)，旋转夹具固定安装于移动台(22)的前部，基座(21)的前部为焊接部(211)，基座(21)的后部为装卸部(212)，所述真空电子束焊装置(1)安装于焊接部(211)，平台驱动机构与所述控制器(3)电连接，平台驱动机构与移动台(22)传动连接，以实现驱动移动台(22)在焊接部(211)与装卸部(212)之间往返滑动。

7.根据权利要求6所述的一种稳定磁场的真空电子束焊机，其特征在于：所述移动台(22)还设置有多个旋转辅助机构，各个旋转辅助机构沿移动台(22)的长度间隔设置，每个旋转辅助机构包括两个滚轮组件(26)，两个滚轮组件(26)沿所述旋转夹具的旋转轴对称设置，每个滚轮组件(26)包括安装台(261)和滚轮(262)，安装台(261)左右滑动安装于移动台(22)，滚轮(262)旋转安装于安装台(261)的上部，滚轮(262)的旋转轴与旋转夹具的旋转轴平行。

8.根据权利要求7所述的一种稳定磁场的真空电子束焊机，其特征在于：所述真空电子束焊装置(1)包括电子枪(11)、高压电源、高压线缆、真空机构和壳体(12)，壳体(12)安装于所述焊接部(211)，真空机构与壳体(12)连接，壳体(12)的上部设置有枪腔室，壳体(12)的下部设置有焊接腔室，电子枪(11)安装于枪腔室，电子枪(11)通过高压电缆和高压电源电连接，所述控制器(3)分别与高压电源和真空机构电连接。

9.根据权利要求8所述的一种稳定磁场的真空电子束焊机，其特征在于：所述真空电子束焊装置(1)还设置有真空密封机构，真空密封机构包括密封门(13)、移门驱动机构和门框(14)，门框(14)固定安装于所述焊接部(211)与所述装卸部(212)之间，密封门(13)左右滑动安装于门框(14)，移门驱动机构传动连接密封门(13)，移门驱动机构与所述控制器(3)电性连接，所述焊接腔室朝向装卸部(212)的一侧具有一装卸口(121)，密封门(13)与装卸口(121)密封配合。