專利名稱：刷式封嚴環組件的真空電子束焊接方法
刷式封嚴環組件的真空電子束焊接方法技術領域
現有技術中，刷式封嚴環組件常用聯接技術有下述兩種
I)氬弧焊聯接技術由于氬弧焊焊接熱輸入較大，焊接變形嚴重，同時熔合深度較淺，接頭缺陷較多，刷絲容易斷裂，密封效果差，組件合格率低。
2)機械聯接技術通過背板的特殊設計結構保證刷絲的緊密固定，此技術由于對刷絲排列要求較高，同時刷絲固定處需大角度彎曲，容易斷裂，工藝性較差，現階段工廠生產很難滿足小批量生產要求。
人們迫切希望獲得一種技術效果優良的刷式封嚴環組件的真空電子束焊接方法。
技術背景
人們迫切希望獲得一種技術效果優良的刷式封嚴環組件的真空電子束焊接方法。 發明內容
本發明的目的是提供一種技術效果優良的刷式封嚴環組件的真空電子束焊接方法。
本發明提供了一種刷式封嚴環組件的真空電子束焊接方法，刷式封嚴環組件布置在輔助夾緊用的分體結構的工裝I上，通過螺釘一 2將所述刷式封嚴環組件與工裝I固定連接在一起；刷式封嚴環組件由刷絲4和用于固定刷絲4的背板5構成；其中背板5通過螺釘二 3與工裝I相對固定，刷絲4固定布置在背板5上，如圖I所示；其特征在于刷式封嚴環組件的焊接接頭要求被焊接件相互之間焊縫的寬度在4. O 4. 5mm之間，熔深在 3. 2 3. 8_之間；同時焊接接頭平整，刷絲無未熔合、斷裂的現象；
焊接工藝參數為加速電壓為150kV，聚焦電流為1928mA，掃描波形為三角波，掃描頻率為200Hz，掃描幅值為2. 5mm，焊接速度為10mm/S，焊接束流為2. 0-4. OmA。
在刷式封嚴環組件的真空電子束焊接之后，進行局部的修飾焊操作，焊接工藝參數為加速電壓為150kV，聚焦電流為1928mA，掃描波形為三角波，掃描頻率為200Hz，掃描幅值為2. 5mm，焊接速度為lOmm/s，焊接束流為2. 2mA。
所述刷式封嚴環組件的真空電子束焊接方法還滿足下述要求
在焊接之前首先對刷式封嚴環組件進行超聲波清洗，然后烘干烘干溫度為 120±5°C，時間為 O. 5-1. 5 小時；
在對刷式封嚴環組件進行真空電子束焊接之后對其進行檢查，檢查方法為下述兩種方法之一或其組合其一目視檢查檢查焊縫表面質量；其二，超聲波檢查檢查內部有無下述缺陷氣孔、裂紋。
采用本發明所述刷式封嚴環組件的真空電子束焊接方法，解決了以下技術問題
I)由于真空電子束焊接對焊縫表面質量要求較高，需要對焊縫進行清理，以減少焊接過程中產生的缺陷。確定了刷式封嚴環組件的焊接工藝路線焊前超聲波清洗——烘干——真空電子束焊——焊后檢查——真空熱處理；
2)由于刷式封嚴環組件的結構特殊，對焊縫的寬度、深度有嚴格的要求，確定了刷式封嚴環組件的真空電子束焊接工藝參數；
3)由于刷式封嚴環組件對焊接變形要求嚴格，在優化焊接工藝參數的同時，設計了真空電子束焊接及熱處理一體的工裝，對焊接變形進行精確控制；
4)刷式封嚴環組件結構特殊，焊接接頭無法采用X光進行檢查，采用了超聲波檢查可以有效檢測接頭內部的焊接缺陷。
本發明的重要創新點如下
I)組件的焊前準備過程中由于刷絲和背板、刷絲和刷絲之間排列緊密，很難通過常規清理手段將組件清理干凈。本技術通過對組件的超聲波清洗，減少了焊縫中的油污、氧化物、粉塵等雜質，清洗完進行烘干，保證了焊接接頭的質量。
2)刷式封嚴環組件的真空電子束焊接工藝參數通過多次小線能量的電子束焊接，保證了焊接接頭的寬度和深度，使得刷絲和背板能充分熔合，同時減少了焊接產生的變形。
3)真空電子束焊接工裝的設計通過電子束焊接工裝的設計，在焊接的過程中， 保持對背板的壓力，焊接完成后，連帶焊接工裝一起進行真空熱處理，在消除焊接應力的同時，顯著減少焊接引起的變形。
4)焊接接頭的超聲波檢測焊后采用超聲波檢測焊接接頭，主要檢查接頭內部的氣孔、裂紋等焊接缺陷。
本發明的技術優點如下
I)真空電子束焊接過程穩定可控，焊接參數可以精確調整，焊接重復性好；
2)真空環境下焊接，接頭缺陷少、質量高，焊縫一致性好；
3)接頭強度高，刷絲熔合充分，和背板結合強度高；
4)焊接過程簡單，適合批量生產。
本發明通過真空電子束焊接可以將刷絲與背板緊密聯接，達到固定的要求，同時由于焊接時熱輸入較小、焊接速度快、焊接過程穩定、接頭質量高，可以滿足設計及生產的要求。此技術先期設備投入較大，前期需做大量焊接試驗確定焊接工藝參數，同時對組件的裝配質量要求較高。。
采用本發明所述技術方法可以完成刷式封嚴環組件的真空電子束焊接，解決了一般方法中刷絲與背板聯接強度低、組件焊接變形大的問題，在保證接頭質量的同時，提高了組件的結構強度，增強了組件的密封效果。


下面結合附圖及實施方式對本發明作進一步詳細的說明
圖I為刷式封嚴環組件結構及焊接工裝示意圖。
具體實施方式
實施例I
I)焊前超聲波清洗在焊接前，對刷式封嚴環組件采用超聲波清洗，清洗時間2小時。
2)烘干清洗完成后，在烘干爐中120°C進行烘干，時間I小時，將刷絲間隙中剩余清洗液烘干。
3)真空電子束焊由于刷絲的特殊結構，電子束焊接過程中要嚴格控制電子束焊接的熔深和冷卻時間。焊接熔深過大、冷卻速度過快，容易造成刷絲的斷裂，同時焊縫表面容易產生塌陷，對后續的加工不利。電子束焊接過程中，采用多次焊接、逐漸增加焊接電流， 控制每次熔深的工藝方法，延長零件的冷卻時間，可以有效避免焊接過程中刷絲的斷裂。
焊接由于前后背板間距較大，一般為2. 5 3. Omm,同時由于刷絲原因背板間距不均勻，焊接過程中要求嚴格控制焊縫的寬度，防止出現刷絲未熔合的現象，因此焊接過程應提高電子束的掃描幅值，適當加大焊縫的寬度。真空電子束焊接工藝參數見表I。
表I刷式封嚴環真空電子束焊接工藝參數
順^\加速電 Hi (Kv)聚焦 (mA)掃描波形掃描頻率 (Hz)掃描幅值 (mm)焊接速度 (mm/s)焊接東流 (mA)I1501928二角波2002.5102.021501928_三角波2002.5102.831501928二角波2002.5IO3.541501928二角波2002.5K)4.0修飾焊1501968二角波2003.2H)2.2
4)焊后檢查
刷式封嚴環電子束焊接完成后，主要采用目視檢查和超聲波檢查。目視檢查主要檢查焊縫表面質量，要求符合相關的標準要求。超聲波檢查主要檢查焊縫內部的氣孔、裂紋等焊接缺陷。
5)真空熱處理
焊后檢查合格的零件連同焊接工裝一同進行真空熱處理。
實施例2
一種刷式封嚴環組件的真空電子束焊接方法，刷式封嚴環組件布置在輔助夾緊用的分體結構的工裝I上，通過螺釘一 2將所述刷式封嚴環組件與工裝I固定連接在一起；刷式封嚴環組件由刷絲4和用于固定刷絲4的背板5構成；其中背板5通過螺釘二3與工裝 I相對固定，刷絲4固定布置在背板5上，如圖I所示；刷式封嚴環組件的焊接接頭要求被焊接件相互之間焊縫的寬度在4. O 4. 5mm之間，熔深在3. 2 3. 8mm之間；同時焊接接頭平整，刷絲無未熔合、斷裂的現象；
焊接工藝參數為加速電壓為150kV，聚焦電流為1928mA，掃描波形為三角波，掃描頻率為200Hz，掃描幅值為2. 5mm，焊接速度為10mm/S，焊接束流為2. 0-4. OmA。
在刷式封嚴環組件的真空電子束焊接之后，進行局部的修飾焊操作，焊接工藝參數為加速電壓為150kV，聚焦電流為1928mA，掃描波形為三角波，掃描頻率為200Hz，掃描幅值為2. 5mm，焊接速度為lOmm/s，焊接束流為2. 2mA。
所述刷式封嚴環組件的真空電子束焊接方法還滿足下述要求
在焊接之前首先對刷式封嚴環組件進行超聲波清洗，然后烘干烘干溫度為 120°C，時間為I小時；
在對刷式封嚴環組件進行真空電子束焊接之后對其進行檢查，檢查方法為下述兩種方法之一或其組合其一目視檢查檢查焊縫表面質量；其二，超聲波檢查檢查內部有無下述缺陷氣孔、裂紋。
采用所述刷式封嚴環組件的真空電子束焊接方法，解決了以下技術問題
I)由于真空電子束焊接對焊縫表面質量要求較高，需要對焊縫進行清理，以減少焊接過程中產生的缺陷。確定了刷式封嚴環組件的焊接工藝路線焊前超聲波清洗——烘干——真空電子束焊——焊后檢查——真空熱處理；
2)由于刷式封嚴環組件的結構特殊，對焊縫的寬度、深度有嚴格的要求，確定了刷式封嚴環組件的真空電子束焊接工藝參數；
3)由于刷式封嚴環組件對焊接變形要求嚴格，在優化焊接工藝參數的同時，設計了真空電子束焊接及熱處理一體的工裝，對焊接變形進行精確控制；
4)刷式封嚴環組件結構特殊，焊接接頭無法采用X光進行檢查，采用了超聲波檢查可以有效檢測接頭內部的焊接缺陷。
本實施例的重要創新點如下
I)組件的焊前準備過程中由于刷絲和背板、刷絲和刷絲之間排列緊密，很難通過常規清理手段將組件清理干凈。本技術通過對組件的超聲波清洗，減少了焊縫中的油污、氧化物、粉塵等雜質，清洗完進行烘干，保證了焊接接頭的質量。
2)刷式封嚴環組件的真空電子束焊接工藝參數通過多次小線能量的電子束焊接，保證了焊接接頭的寬度和深度，使得刷絲和背板能充分熔合，同時減少了焊接產生的變形。
3)真空電子束焊接工裝的設計通過電子束焊接工裝的設計，在焊接的過程中， 保持對背板的壓力，焊接完成后，連帶焊接工裝一起進行真空熱處理，在消除焊接應力的同時，顯著減少焊接引起的變形。
4)焊接接頭的超聲波檢測焊后采用超聲波檢測焊接接頭，主要檢查接頭內部的氣孔、裂紋等焊接缺陷。
本實施例的技術優點如下
I)真空電子束焊接過程穩定可控，焊接參數可以精確調整，焊接重復性好；
2)真空環境下焊接，接頭缺陷少、質量高，焊縫一致性好；
3)接頭強度高，刷絲熔合充分，和背板結合強度高；
4)焊接過程簡單，適合批量生產。
本實施例通過真空電子束焊接可以將刷絲與背板緊密聯接，達到固定的要求，同時由于焊接時熱輸入較小、焊接速度快、焊接過程穩定、接頭質量高，可以滿足設計及生產的要求。此技術先期設備投入較大，前期需做大量焊接試驗確定焊接工藝參數，同時對組件的裝配質量要求較高。。
采用本實施例所述技術方法可以完成刷式封嚴環組件的真空電子束焊接，解決了一般方法中刷絲與背板聯接強度低、組件焊接變形大的問題，在保證接頭質量的同時，提高了組件的結構強度，增強了組件的密封效果。權利要求
1.刷式封嚴環組件的真空電子束焊接方法，刷式封嚴環組件布置在輔助夾緊用的分體結構的工裝(I)上，通過螺釘一(2)將所述刷式封嚴環組件與工裝(I)固定連接在一起；刷式封嚴環組件由刷絲(4)和用于固定刷絲(4)的背板(5)構成；其中背板(5)通過螺釘二(3)與工裝(I)相對固定，刷絲(4)固定布置在背板(5)上；其特征在于刷式封嚴環組件的焊接接頭要求被焊接件相互之間焊縫的寬度在4. O 4. 5mm之間，熔深在3. 2 3. 8mm之間；焊接工藝參數為加速電壓為150kV，聚焦電流為1928mA，掃描波形為三角波，掃描頻率為200Hz，掃描幅值為2. 5mm，焊接速度為10mm/s，焊接束流為2. 0-4. OmA。
2.按照權利要求I所述刷式封嚴環組件的真空電子束焊接方法，其特征在于在刷式封嚴環組件的真空電子束焊接之后，進行局部的修飾焊操作，焊接工藝參數為加速電壓為 150kV，聚焦電流為1928mA，掃描波形為三角波，掃描頻率為200Hz，掃描幅值為2. 5mm，焊接速度為lOmm/s，焊接束流為2. 2mA。
3.按照權利要求3所述刷式封嚴環組件的真空電子束焊接方法，其特征在于所述刷式封嚴環組件的真空電子束焊接方法還滿足下述要求在焊接之前首先對刷式封嚴環組件進行超聲波清洗，然后烘干烘干溫度為 120±5°C，時間為 O. 5-1. 5 小時；在對刷式封嚴環組件進行真空電子束焊接之后對其進行檢查，檢查方法為下述兩種方法之一或其組合其一目視檢查檢查焊縫表面質量；其二，超聲波檢查檢查內部有無下述缺陷氣孔、裂紋。
全文摘要
刷式封嚴環組件的真空電子束焊接方法，刷式封嚴環組件的焊接接頭要求被焊接件相互之間焊縫的寬度在4.0～4.5mm之間，熔深在3.2～3.8mm之間；焊接工藝參數為加速電壓為150kV，聚焦電流為1928mA，掃描波形為三角波，掃描頻率為200Hz，掃描幅值為2.5mm，焊接速度為10mm/s，焊接束流為2.0-4.0mA。本發明焊接過程穩定可控，焊接參數可以精確調整，焊接重復性好；接頭缺陷少、質量高，焊縫一致性好；接頭強度高，刷絲熔合充分，和背板結合強度高；焊接過程簡單，適合批量生產。
文檔編號B23K15/06GK102922121SQ20121036357
公開日2013年2月13日 申請日期2012年9月26日 優先權日2012年9月26日
發明者倪建成, 曲伸, 李文學, 王強, 葛沁 申請人:沈陽黎明航空發動機(集團)有限責任公司