一种用于真空预热电子束焊接装置的电子枪防护装置的制作方法

1.本发明涉及真空预热电子束焊接装置领域，尤其涉及一种用于真空预热电子束焊接装置的电子枪防护装置。


背景技术：

2.高强合金具有较高的强度，随着金属材料科学的发展及广泛应用新型高强合金的应用需求日益增加。然而对着材料强度的提升，高强合金在焊接时具有较高的冷裂纹敏感性，并且在焊接后急速冷却会造成内部大量马氏体生成，焊缝区域塑韧性严重下降，难以满足工程应用要求。采用预热焊接方式能够有效改善焊接性能，而当预热温度较高时，手工焊接实施难度显著增加，尤其当预热温度高于500℃后，高强合金表面会与空气中的氢、氧发生反应，无法在大气环境施焊，此时通常采用真空电子束焊接。
3.真空电子束焊接在真空条件下进行焊接，能够有效避免氧化问题，然而受真空加热环境限制，电子束焊机内部通常不能够进行直接加热，仅通过散焦预热方式进行焊前预热，但电子束散焦仅对厚度不超过10mm的薄板有效，且预热温度难以控制，存在显著温度梯度、温度均匀性较差的问题，实际工程应用中厚度将达到100mm以上，采用散焦预热已无法满足需求。
4.因此针对高强合金设计了在真空条件下的预热焊接工艺，在电子束焊机内设计制作一套预热装置系统，预热温度在50-1000℃可控，能够有效保证高强合金焊接质量，满足工程使用的要求。而当工件在焊前需要预热温度较高时，加热装置产生的热辐射对室内部器件，尤其是电子枪容易造成热损伤，影响焊接装置的使用寿命。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种用于真空预热电子束焊接装置的电子枪防护装置，对电子枪进行隔热保护。
6.本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于真空预热电子束焊接装置的电子枪防护装置，所述真空预热电子束焊接装置包括真空室，真空室内设有用于放置待焊接件的移动平台和用于对待焊接件进行加热的加热装置，真空室的侧壁上安装有电子枪，电子枪的一端伸入真空室内部，用于对待焊接件进行电子束焊接，所述电子枪防护装置包括设置在真空室内壁上的电控滑轨，电控滑轨位于电子枪的侧面，电控滑轨能够通过拖链带动支撑块沿竖直方向运动，支撑块远离电控滑轨的一端与隔热屏连接，隔热屏朝向电子枪的一侧设有连接块，连接块与隔热筒的一端连接，隔热筒的轴向与电子枪的轴向平行，隔热筒的外径大于电子枪的外径，隔热筒的另一端能够被电控滑轨带动至与电子枪沿轴向对齐的位置，并使电控滑轨、支撑块和电子枪均位于隔热屏沿电子枪轴向的投影内，以便于隔热屏和隔热筒配合对电子枪进行隔热保护。
7.优选的，真空室内壁上设有两段相互平行的电控滑轨，两段电控滑轨分别位于电子枪的两侧。
8.优选的，隔热屏呈矩形，隔热筒的轴线与隔热屏的中心线重合。
9.根据上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明在真空室的内壁上安装了电子枪防护装置，通过隔热屏和隔热筒能够有效的阻隔热辐射，当加热装置通过热辐射对工件进行预热时，就能在保证预热高温条件下达到防护电子枪的目的，满足工程使用的要求，即使预热温度达到1000℃，依然可以保持电子枪温度低于100℃，有效防止预热温度较高时出现电子枪损坏现象。并且隔热屏和隔热筒能够通过电控滑轨进行竖向移动，当预热过程结束后只需将隔热屏和隔热筒从电子枪前方移开，就能使电子枪对准已被加热的工件进行焊接，如果焊接结束后工件需要缓慢冷却，也只需重新将隔热屏和隔热筒移动至电子枪与工件之间，就能防止焊接后高温的工件缓慢冷却时散发的热量损坏电子枪。本发明结构简单合理，隔热屏和隔热筒的双重隔热能够有效保护电子枪，隔热屏还能对装置自身的电控滑轨进行隔热保护，使电子枪防护装置能够与焊接过程配合而随时移动，随时持续提供电子枪所需的隔热防护，保证了真空预热电子束焊接过程的顺利、高效进行，显著提升焊接装置的使用寿命。
附图说明
10.图1为真空预热电子束焊接装置的立体透视图；图2为真空预热电子束焊接装置的侧视透视图；图3为电子枪防护装置的立体图。
11.图中标记：1、真空室，2、移动平台，3、加热装置，4、电子枪， 5、电控滑轨，6、拖链，7、支撑块，8、隔热屏，9、连接块，10、隔热筒。
具体实施方式
12.参见附图，具体实施方式如下：如图1、2所示，一种用于真空预热电子束焊接装置的电子枪防护装置，该真空预热电子束焊接装置包括真空室1，真空室1内设有移动平台2和加热装置3，待焊接件放置在移动平台2上，加热装置3通过散发热辐射对待焊接件进行加热，实现待焊接件的焊前预热，真空室1的侧壁上安装有电子枪4，电子枪4的一端伸入真空室1内部，用于对待焊接件进行电子束焊接。
13.如图3所示，电子枪防护装置包括设置在真空室1内壁上的两段相互平行的电控滑轨5，两段电控滑轨5分别位于电子枪4的两侧，电控滑轨5能够通过拖链6带动支撑块7沿竖直方向运动，支撑块7远离电控滑轨5的一端与隔热屏8连接，隔热屏8朝向电子枪4的一侧设有连接块9，连接块9与隔热筒10的一端连接，隔热筒10的轴向与电子枪4的轴向平行，隔热屏8呈矩形，隔热筒10的轴线与隔热屏8的中心线重合，隔热筒10的外径大于电子枪4的外径，隔热筒10的另一端能够被电控滑轨5带动至与电子枪4沿轴向对齐的位置，并使电控滑轨5、支撑块7和电子枪4均位于隔热屏8沿电子枪4轴向的投影内，此时隔热屏8和隔热筒10能够配合对电子枪4进行隔热保护，并且隔热屏8还能对电控滑轨5等进行隔热保护。
14.焊接过程：将待焊工件（100
×
500
×
500mm）表面进行表面机械处理，然后分别用丙酮、酒精溶剂超声波清洗去除油污，然后将待焊工件装配在固定工装上，固定放置于移动平台上并位于加热装置中形成箱体；将防护装置传动至电子枪位置，待真空室抽真空至真空
度≤1
×
10-2
pa后，利用加热装置对工件按照工艺规定的升温速率进行加热，加热至600℃后停止加热；将防护装置上升或下降，电子枪显示位置调节至可见焊缝位置处，调节聚焦电流和调整焦点位置，按工艺参数设定焊接程序，采用电子束横焊方式焊接，按照焊接程序完成工件的电子束焊接；焊接完成后，再次移动防护装置遮挡电子枪，冷却至温度（＜100℃）后，泄真空并取出焊接完成的试件，整个焊接工作完成。
15.利用热电偶对按上述真空预热电子束焊接电子枪位置进行测温，在无防护情况下，预热温度＞300℃，时间＞3h后，电子枪附近温度＞120℃。采用防护装置后，电子枪在预热500℃过程中，长时间均可保持＜100℃，电子枪附件温度可控。


技术特征：
1.一种用于真空预热电子束焊接装置的电子枪防护装置，所述真空预热电子束焊接装置包括真空室（1），真空室（1）内设有用于放置待焊接件的移动平台（2）和用于对待焊接件进行加热的加热装置（3），真空室（1）的侧壁上安装有电子枪（4），电子枪（4）的一端伸入真空室（1）内部，用于对待焊接件进行电子束焊接，其特征在于：所述电子枪防护装置包括设置在真空室（1）内壁上的电控滑轨（5），电控滑轨（5）位于电子枪（4）的侧面，电控滑轨（5）能够通过拖链（6）带动支撑块（7）沿竖直方向运动，支撑块（7）远离电控滑轨（5）的一端与隔热屏（8）连接，隔热屏（8）朝向电子枪（4）的一侧设有连接块（9），连接块（9）与隔热筒（10）的一端连接，隔热筒（10）的轴向与电子枪（4）的轴向平行，隔热筒（10）的外径大于电子枪（4）的外径，隔热筒（10）的另一端能够被电控滑轨（5）带动至与电子枪（4）沿轴向对齐的位置，并使电控滑轨（5）、支撑块（7）和电子枪（4）均位于隔热屏（8）沿电子枪（4）轴向的投影内，以便于隔热屏（8）和隔热筒（10）配合对电子枪（4）进行隔热保护。2.根据权利要求1所述的一种用于真空预热电子束焊接装置的电子枪防护装置，其特征在于：真空室（1）内壁上设有两段相互平行的电控滑轨（5），两段电控滑轨（5）分别位于电子枪（4）的两侧。3.根据权利要求1所述的一种用于真空预热电子束焊接装置的电子枪防护装置，其特征在于：隔热屏（8）呈矩形，隔热筒（10）的轴线与隔热屏（8）的中心线重合。

技术总结
一种用于真空预热电子束焊接装置的电子枪防护装置，包括设置在真空室内壁上的电控滑轨，电控滑轨能够通过拖链带动支撑块沿竖直方向运动，支撑块远离电控滑轨的一端与隔热屏连接，隔热屏朝向电子枪的一侧设有连接块，连接块与隔热筒的一端连接，隔热筒的轴向与电子枪的轴向平行，隔热筒能够被电控滑轨带动至与电子枪沿轴向对齐的位置，并使电控滑轨、支撑块和电子枪均位于隔热屏沿电子枪轴向的投影内，隔热屏和隔热筒的双重隔热能够有效保护电子枪，隔热屏还能对电控滑轨进行隔热保护，电子枪防护装置能够与焊接过程配合而移动，随时持续提供电子枪所需的隔热防护，保证了真空预热电子束焊接过程的顺利、高效进行，提升焊接装置的使用寿命。置的使用寿命。置的使用寿命。


技术研发人员：高奇 廖志谦 吕逸帆
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七二五研究所
技术研发日：2022.04.06
技术公布日：2022/7/29