CN2693399Y - 多功能真空焊接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可同时实现多种真空焊接方法的焊接装置，具有一个采用机械泵和/扩散泵工作的真空室，在真空室内设有工件放置台，在工件放置台上设有由扩散焊/TIG焊转换开关控制的高频感应加热焊接器和TIG焊接器。工作时将需待焊接的工件置于真空室内，通过选择扩散焊/TIG焊转换开关使工件焊接器以真空扩散焊或空心阴极真空电弧焊等方式对工件进行焊接。本实用新型的结构简单、使用方便，成本低，有利于推动我国低成本真空扩散焊等焊接设备的产品化进程。

Description

多功能真空焊接装置

所属技术领域

本实用新型属于焊接设备技术领域，涉及一种可同时实现多种真空焊接方法特别是扩散焊和空心阴极真空电弧焊接等方法的焊接装置。

背景技术

随着材料科学的发展，金属基复合材料、碳-碳复合材料、碳-碳化硅复合材料、纳米材料和单晶材料等新型材料不断出现，而可靠连接是这些新型材料工程应用过程中的关键问题之一。现有技术中，扩散焊以其适焊范围广、焊后残余应力小、焊缝强度高、焊接变形小以及焊后组织连续性好等优点成为解决上述材料连接问题最理想的手段之一；同时，随着材料虚拟加工和精密制造技术的迅速发展，扩散焊作为精密连接手段也被广泛用于分层实体等制造技术中，它亦是连接异种材料比较理想的方法之一。此外，上世纪六、七十年代，为了解决近地轨道大型空间站的焊接问题，前苏联莫斯科包曼高等技术学院焊接教研室于1970年首次设计提出空心阴极真空电弧焊接工艺(Hollow cathode vacuum are welding，HCVAW)，并从1972年开始将之应用于前苏联的工业企业中，利用该方法可以焊接低熔点易氧化合金以及难熔合金，它较常规焊接方法的焊缝机械性能要更好、深宽比更大、电弧可控性能也更为优越；随着空间技术的发展和特种金属或合金焊接问题的提出，自1980年代以来美、日等国家也竞相开展了空心阴极真空电弧焊接技术的研究工作，并成功地进行了钛合金、铝合金及铝镁合金的焊接。由于扩散焊设备和空心阴极真空电弧焊接设备对工作环境和被焊件的表面加工质量要求很高而且设备制造比较复杂，主要来源依靠进口，价格十分昂贵，因此多年来国内仅仅就这种具有优秀品质的焊接方法用于航空、航天、原子能等高技术领域的少数科研机构，显然，上述焊接设备的稀缺已经严重阻碍了国内先进材料(陶瓷基复合材料、金属基复合材料)连接、制备以及精密加工成型等技术领域的发展。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种结构简单、使用方便、成本低、可同时实现真空扩散焊、空心阴极真空电弧焊及真空充氩氩弧焊等多种真空焊接方法的多功能真空焊接装置。

为实现上述发明目的而设计的技术解决方案的要点是：所提供的多功能真空焊接装置具有一个采用机械泵和/扩散泵工作的真空室，在真空室内设有工件放置台，在工件放置台上设有由扩散焊/TIG焊转换开关控制的高频感应加热焊接器和TIG焊接器。本装置工作过程中，将需待焊接的工件置于具有工作真空度的真空室内，通过选择扩散焊/TIG焊转换开关使工件焊接器以真空扩散焊的方式或以空心阴极真空电弧焊的方式工作，在转换开关处在扩散焊方式时，装置可实现对工件进行真空扩散焊、真空钎焊焊接过程的自动或手动控制，当转换开关处在TIG焊时，装置可实现对工件进行真空电弧焊、真空充氩氩弧焊焊接过程的自动或手动控制。

与现有技术相比，本实用新型的结构简单、使用方便，由于充分利用了真空资源，大大地降低了设备的成本，其技术方案的实施应用有利于推动我国低成本扩散焊等焊接设备的产品化进程。

附图说明

图1为本实用新型所述多功能真空焊接装置的外观图。

图2为该装置做真空扩散焊时的工作布局结构示意图。

图3为该装置做空心电极电弧焊与充氩TIG焊时真空室内的工作布局结构示意图。

具体实施方式

参见附图，本实用新型所述的多功能真空焊接装置主要由真空系统、以PLG为主控单元的控制系统、工件焊接器、工件放置台及冷却系统等组成。真空系统是由真空室1、机械泵18、扩散泵8、真空阀15、16、17、充气阀和高、低真空硅管等组成的二级体系，它可在30分钟内将φ700×600的真空室1从大气压抽到7.6×10^-3Pa的工作真空度。工件放置台设于真空室1内，由一个可在电动机7和减速机6带动下沿真空室竖向转动的底盘转台22构成，由于装置进行扩散焊时无需真空室内旋转底盘机构，并且旋转机构的承压能力有限，所以在做扩散焊时工件放置台由一个可将工件11与减速机转轴9隔离的底面带有凹槽的保护盖板10构成。工件焊接器包括由扩散焊/TIG焊转换开关控制的高频感应加热焊接器和TIG焊接器，其中：高频感应加热焊接器包括一个设在盖板10上的由串联双气缸3和上、下压头4、5构成的双气缸串联加压系统以及一个设在上、下压头4、5之间的由高频感应加热电源2和感应圈12构成的高频感应加热系统；TIG焊接器由设在底盘转台22上方的带焊枪调节机构24的空心或实心TIG电极焊枪23构成。

本实用新型所具有的主要功能包括：(1)、装置可实现传统恒温、恒压扩散焊和分阶段扩散焊；(2)、装置可实现真空空心阴极电弧焊；(3)、装置可实现真空充氩氩弧焊；(4)、装置可实现真空钎焊，真空钎焊可以用高频感应加热或真空空心阴极电孤加热这两种方式进行。由于扩散焊和真空电弧焊是本焊接装置主要的焊接方法，同时这两种方法也是实现其它焊接方法的基础，所以本文将主要对装置的这两种工作形式加以叙述。

利用该装置进行真空扩散焊时的工作结构如图2所示。工作过程中，调定转换开关至扩散焊位，将工件11装卡在真空室1内高频感应加热系统的上、下压头4、5之间(此时用底面带有凹槽的保护盖板10将转轴9与下压头5隔离)；通过真空系统对真空室1内抽真空，待室内真空度达到7.6×10^-3Pa后，通过双气缸串联加压系统施加焊接压力，同时开启高频感应电源2使感应圈12对工件11进行加热焊接，期间通过PID调节的智能温控表对加热和保温温度进行控制；焊接及保温时间到后，自动关闭加热电源，待工件温度冷却至120℃以下，卸载，然后打开真空室1，取出工件11。为了实现分阶段扩散焊工艺，装置最多可设置五个加热阶段和五个保温阶段，最高加热温度为1200℃，控制精度为±1℃，加压系统的压力范围在500～35000N，压力控制精度在±3％，串联双气缸不仅可实现恒温恒压扩散焊，还可在扩散焊时对工件进行分段加载。

在进行真空空心阴极电弧焊及真空充氩TIG焊时，需要撤除置于真空室底1部的保护盖板10并取掉感应圈12，换成TIG焊电源(焊接缆线)25，利用设在底盘转台22上方的带焊枪调节机构24的空心或实心TIG电极焊枪23对工件11进行焊接。真空室内的结构布局如图3所示，焊接时可根据不同的工件尺寸要求对底盘转台22的旋转参数进行调节。

附图中的其它标号分别为：13、两位三通电磁气阀；14、二位五通电磁气阀；19通水管路；20、通离子气管路；21、充气针阀；26、压力传感器。

Claims (3)

1、一种多功能真空焊接装置，其特征在于具有一个采用机械泵(18)和/扩散泵(8)工作的真空室(1)，在真空室(1)内设有工件放置台，在工件放置台上设有由扩散焊/TIG焊转换开关控制的高频感应加热焊接器和TIG焊接器。

2、如权利要求1所述的多功能真空焊接装置，其特征在于所说的工件放置台为一个底面带有凹槽的保护盖板(10)，所说高频感应加热焊接器包括一个设在盖板(10)上的由串联双气缸(3)和上、下压头(4、5)构成的双气缸串联加压系统以及一个设在上、下压头(4、5)之间的由高频感应加热电源(2)和感应圈(12)构成的高频感应加热系统。

3、如权利要求1所述的多功能真空焊接装置，其特征在于所说的工件放置台由一个可沿真空室竖向转动的底盘转台(22)构成，所说TIG焊接器由设在转台(22)上方的带焊枪调节机构(24)的空心或实心TIG电极焊枪(23)构成。

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