電子束焊接真空度不良整改說明

1、電子束焊接室真空度不良整改報(bào)告一、 電子束焊簡介電子束焊接能量密度高達(dá)300500KW/mm2，焊接穿透能力強(qiáng)，焊透率高，焊縫均勻、工件熱變形小、焊接質(zhì)量高而穩(wěn)定，具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。其中電子束焊機(jī)由四個(gè)部分組成：電子槍系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。電子槍采用三級(jí)電子槍，可控性好，可在空間電荷限制狀態(tài)下工作，電子束流通過偏壓進(jìn)行調(diào)整和穩(wěn)定。具有調(diào)整速度快、穩(wěn)定性好、可任意調(diào)節(jié)焊縫寬度的優(yōu)點(diǎn)。焊接過程在真空室內(nèi)完成，該室密封性好，采用2級(jí)泵抽真空，工作臺(tái)系伺服控制的可使工件旋轉(zhuǎn)的多軸控制臺(tái)，能任意設(shè)置焊接位置，控制焊透率。監(jiān)控系統(tǒng)采用液晶顯示屏程序控制，整個(gè)焊接過程在液晶

2、顯示屏進(jìn)行完整的顯示。用超聲波探傷機(jī)對(duì)焊縫焊接質(zhì)量進(jìn)行無損檢測(cè)，檢測(cè)靈敏度高，液晶顯示屏直接顯示檢測(cè)結(jié)果。二、電子束焊工作原理及構(gòu)成I工作原理電子束焊接是一種高能量密度的熔化焊方法。它是利用空間定向高速運(yùn)動(dòng)的電子束，撞擊工件后將部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，從而使被焊工件熔化，形成焊縫。如下圖：1陰極；2聚束極；3陽極；4聚焦線圈；5偏轉(zhuǎn)線圈；6工件；7電子束；UB偏壓；Ub加速電壓； 電子槍結(jié)構(gòu)示意圖陰極結(jié)構(gòu)圖從陰極發(fā)射出來的電子，具有不同的初速度。只有初始動(dòng)能大于最低電位位能的電子，才能克服陰極表面附近的負(fù)電場(chǎng)而越過最低電位，進(jìn)入加速場(chǎng)飛向陽極；而那些初始動(dòng)能比較小的電子，在空間電荷的作用下又返回了

3、陰極。在平衡狀態(tài)下，單位時(shí)間內(nèi)跑向陽極的電子數(shù)加上返回陰極的電子數(shù)，等于陰極發(fā)射進(jìn)入空間的電子數(shù)。繼續(xù)增高陰極溫度，則陰極發(fā)射增加，空間電荷密度也增加，這等于加強(qiáng)了陰極表面附近的負(fù)電場(chǎng)，受負(fù)電位作用返回陰極的電子數(shù)增多，而跑到陽極的電子數(shù)卻增加微少。 在陰極加熱溫度低時(shí)，陰極發(fā)射的電子都可以到達(dá)陽極，此時(shí)陽極電流取決于陰極發(fā)射溫度，稱為溫度限制。這種情況下，陰極加熱溫度的變化，對(duì)發(fā)射電流的影響很大。當(dāng)加熱電壓繼續(xù)加高，空間電荷效應(yīng)起主要作用，陽極電流受空間電荷限制。加速器的電子槍主要工作在空間電荷限制狀態(tài)下。 由上可知，電子束焊接與普通的焊接原理存在較大的差異，它是通過電子槍產(chǎn)生電子束聚焦成束

4、使工件結(jié)合處表面的金屬熔化而連接在一起，焊接位置非常精確。電子束通過無數(shù)的電子的復(fù)合作用，產(chǎn)生強(qiáng)烈的局部加熱，每一個(gè)電子本身都各自穿透很短的距離，并以熱的形式釋放出它的能量，從而熔化材料。電子束有四個(gè)基本參數(shù)加速電壓，電子束焦點(diǎn)，焊接速度和電子束電流。通過對(duì)所有的焊接參數(shù)采用高靈敏度閉環(huán)回路，如伺服控制能高質(zhì)量的控制熔深。真空工作室提供了高質(zhì)量的焊接環(huán)境，避免了雜質(zhì)和污染。電子束焊具有很高的焊接速度，而且不需要填充金屬，焊劑或保護(hù)氣體。電子束的線能量小，因此大大減小了焊接變形和收縮，可以焊接精加工后的工件。電子束焊一般在高真空（壓強(qiáng)為3*10-5Torr或更低以下）中進(jìn)行，但也能在低真空（0.

5、13-13Torr）或者大氣壓中進(jìn)行，但隨著氣體壓強(qiáng)的增高，熔深和深寬比都將縮小。根據(jù)電子束焊的原理可知,電子束焊幾乎可以焊接任何金屬。1.電子槍§ 為陰極方式，為電子沖擊棒狀陰極，最大電子束加速電壓60KV，額定電子束功率4.5KW，電子束電流5-120mA。2.聚束極 對(duì)電子束進(jìn)行聚束，使之成為電子細(xì)束。3、陽極 在電子束加速電壓60KV作用下，電子束飛過陽極加熱、熔化工件。4、聚焦磁透鏡 對(duì)發(fā)散的電子束進(jìn)行聚焦，收束聚焦焦點(diǎn)距離80-360mm。5、偏轉(zhuǎn)磁透鏡 偏向聚焦偏向角8°，可以調(diào)整偏向角度。II主要構(gòu)成8 電子束焊機(jī)主要構(gòu)成電子束焊機(jī)主要組成部分有電子槍、電源

6、系統(tǒng)（包括陰極加熱電源、聚束控制電源、加速電源、聚焦電源、偏轉(zhuǎn)電源、焊件驅(qū)動(dòng)電源）、 真空系統(tǒng)（包括電子槍真空抽氣系統(tǒng)、焊接室真空抽氣系統(tǒng)）、控制系統(tǒng)。其中電子槍真空抽氣系統(tǒng)兩臺(tái)渦輪分子泵和一臺(tái)渦輪泵組成，排氣速度分別為180C/min，360C/min，抽真空時(shí)，可以使電子槍室真空度達(dá)到4*10-5Torr或更高。焊接室真空抽氣系統(tǒng)加工室為焊接工件的場(chǎng)所，條件為真空環(huán)境，由兩臺(tái)羅茨泵和兩臺(tái)渦輪泵組成，加工室內(nèi)真空可達(dá)到7*10-2Torr。 電子槍室和焊接室之間由真空隔斷閥相隔離。控制系統(tǒng)主要由軸位置控制系統(tǒng)構(gòu)成，進(jìn)行焊接全自動(dòng)順序控制及相關(guān)參數(shù)的檢測(cè)。四、電子束電子槍室真空度不良原因分析齒

7、輪結(jié)構(gòu)分為接合子和大齒兩部分，通常有二種連接方式，一是當(dāng)接合子與大齒間的間隙在2-6mm以上，留有退刀槽的空間，可以在同一材料上加工出接合子和大齒；二是間隙很小齒輪總成接合子與大齒間的間隙很小，先分別加工出大齒和接合子兩個(gè)工件，然后將接合子和大齒通過電子束焊接或花鍵連接起來。齒輪電子束焊接的基本過程為：裝夾工件工作臺(tái)上升抽真空三點(diǎn)定位焊接（電子束局部加熱接合子和齒輪的接合部位的金屬，使之熔化而接合在一起）505°連續(xù)焊接進(jìn)氣工作臺(tái)下降取出工件。造成電子束電子槍室真空度不良的主要原因分析如下：1、真空隔斷閥密封面漏氣由于電子束焊熔接金屬時(shí)會(huì)產(chǎn)生金屬蒸汽及其它雜質(zhì)蒸發(fā)物，堆積在密封面上，

8、造成密封面密封失效，從而影響真空度。2、止回閥打不開止回閥正常時(shí)會(huì)在電子槍渦輪泵工作時(shí)打開，但由于金屬蒸汽及其它雜質(zhì)蒸發(fā)物，使止回閥內(nèi)部粘連，導(dǎo)致閥開啟不全或打不開，抽真空時(shí)就不順暢。3、電子槍渦輪泵故障電子槍渦輪泵故障可導(dǎo)致抽氣能力下降，從而影響電子槍室真空度。4、陽極孔、真空隔斷閥下部節(jié)流孔堵塞同樣由于金屬蒸汽及其它雜質(zhì)蒸發(fā)物太多的話，會(huì)造成陽極孔、節(jié)流孔堵塞，真空異常。5、參數(shù)設(shè)置不當(dāng)當(dāng)電子束電流越大時(shí)，產(chǎn)生的金屬蒸汽及其它雜質(zhì)蒸發(fā)物越多，因此，必須將電子束電流設(shè)置在一個(gè)合理的值上，避免造成金屬蒸汽及其它雜質(zhì)蒸發(fā)物太多而影響真空度。6、工件清洗不干凈，有水分、油污當(dāng)工件清洗不干凈，有水分

9、、油污或操作者手套不干凈就去拿工件造成二次污染工件，電子束加熱工件時(shí)，工件溫度急劇升高使水分、油污瞬間汽化，造成熔接真空室、電子槍室真空度急劇下降；同時(shí)當(dāng)工件上附著的切削液在受高溫后分解，產(chǎn)生的氣體或帶電離子影響電子束的聚焦和改變方向，情況嚴(yán)重時(shí)使電子槍室真空度明顯下降，使真空度超過設(shè)定值而自動(dòng)停機(jī)，造成焊接不完整，焊縫偏移、焊縫深度不足等許多質(zhì)量問題，而且還會(huì)降低電子槍的使用壽命。因此工件清洗不干凈，有水分、油污是電子槍室真空度不良問題的最主要原因。五、產(chǎn)生問題的主要原因通過以上對(duì)造成電子槍室真空度不良的原因的分析，認(rèn)為焊接前工件清洗不良，有殘留水分和油污是造成電子束電子槍室真空度不良的主要

10、原因，它可導(dǎo)致真空隔斷閥密封面漏氣、止回閥打不開、陽極孔或節(jié)流孔堵塞，而電子槍渦輪泵故障發(fā)生的可能性小，且故障容易排出，參數(shù)設(shè)置一般是不變的，以前同樣的參數(shù)就沒有問題，因此，它不是產(chǎn)生電子槍室真空度不良的主要原因。歸納如下表。表1：影響電子束電子槍室真空度不良的原因序號(hào)電子束電子槍室真空度不良的原因造成影響備注1真空隔斷閥密封面漏氣電子槍室真空度不良，焊縫深度不足，焊縫偏移，焊縫深度不足，探傷超差重要原因2止回閥打不開重要原因3電子槍渦輪泵故障存在可能性4陽極孔、節(jié)流孔堵塞重要原因5參數(shù)設(shè)置不當(dāng)存在可能性6工件清洗不干凈，有水分、油污主要原因六、對(duì)策措施針對(duì)電子槍室真空度不良的原因的調(diào)查分析，

11、與工藝技術(shù)人員一起討論，制定了如表2的對(duì)策措施：表2：電子束電子槍室真空度不良的對(duì)策措施問題點(diǎn)電子束電子槍室真空度不良產(chǎn)生原因?qū)Σ叽胧?dān)當(dāng)備注真空隔斷閥密封面漏氣真空隔斷閥密封面清潔止回閥打不開拆下檢查，必要時(shí)清潔電子槍渦輪泵故障檢查，必要時(shí)更換陽極孔、節(jié)流孔堵塞陽極孔、節(jié)流孔清潔參數(shù)設(shè)置不當(dāng)檢查，必要時(shí)修正工件清洗不干凈，有水分、油污對(duì)有水分的工件用壓縮空氣吹干，有油污件，用棉紗擦凈后，再清洗七、對(duì)策措施的實(shí)施驗(yàn)證將有水分的工件用壓縮空氣吹干，有油污件，用棉紗擦凈后，再清洗，連續(xù)焊接30件，未曾出現(xiàn)真空度不良報(bào)警，取首件進(jìn)行切割檢查，檢查結(jié)果如下表所示：表3：焊縫深度檢查情況因此，工件清洗對(duì)電子槍室真空度不良有至關(guān)重要的影響，清洗質(zhì)量在生產(chǎn)中必須嚴(yán)格控制。于是同工藝技術(shù)人員討論，修改作業(yè)指導(dǎo)書，規(guī)定清洗液每周必須更換一次，每天早上對(duì)清洗液進(jìn)行檢查，并將清洗液樣品置于清洗液管理臺(tái)上。八、效果按照整改措施實(shí)施后，電子槍室真空度不良問題得到了解決，電子槍室真空度