一种涡轮轴电子束焊四等分对角焊接方法技术

本发明专利技术涉及一种涡轮轴电子束焊四等分对角焊接方法，该工艺在先第一次四分之一的对角焊接完成后，空转4周，使2个90°满焊区冷却，产生能足够对抗剩余的2个90°满焊产生的热应力，从来减少整个焊接过程的热应力对涡轮与涡轮轴相对跳动的影响。

A Quadrilateral Diagonal Welding Method for Turbine Shaft Electron Beam Welding

The present invention relates to a method of quadrilateral diagonal welding for turbine shaft by electron beam welding. After the first quarter of diagonal welding is completed, the process rotates for four weeks to cool two 90 degree full welding zones, generating enough thermal stress to resist the remaining two 90 degree full welding, and never reducing the effect of thermal stress on the relative runout of turbine and turbine shaft during the whole welding process.

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮轴电子束焊四等分对角焊接方法
本专利技术涉及涡轮增压器设备
，特别是一种涡轮轴电子束焊四等分对角焊接方法。
技术介绍
涡轮增压器可用在内燃机中来压缩吸入空气以便获得发动机较高的热效率、动力输出、转矩和燃油经济性。涡轮与涡轮轴的装配固定是涡轮增压器生产中的关键技术之一，对提高涡轮增压器的产品质量及降低产品成本起着重要作用。在现有技术中已知的是，利用电子束焊接方法来连接涡轮和轴组件，与惯性摩擦焊接相比焊后加工较少且平衡可能较少。电子束焊接技术是将高能电子束作为加工热源，用高能量密度的电子束轰击焊件接头处的金属，使其快速熔融，然后迅速冷却来达到焊接的目的。涡轮轴与涡轮的焊接采用此先进设备。其焊接优点是：焊接的能量密度高，可焊接一般电弧焊难以实现的焊缝；焊接是在真空中进行，焊缝的化学成分稳定且纯净，接头强度高；焊缝质量高，焊接速度快，热影响区小，焊接热变形小。涡轮和涡轮轴的结构如图1所示，涡轮轴2的尾端与涡轮1的前端面同轴焊接固定，焊缝3置于涡轮轴2与涡轮1连接处；传统的涡轮轴电子束焊工艺为①点焊（3点或多点）→②360°满焊→③满焊超出一定角度（5-200°均可），如图2A至图2C，其焊接参数参见图3束流在点焊时控制为7mA，3个点焊点按照120°均布选取，满焊时控制在9.5mA，满焊起点设置在451°，满焊至少一周；该工艺在满焊的过程中由于焊接高温（约2000℃），使得焊缝即涡轮与涡轮轴的连接处处于短暂的熔融状态，在经过冷却后，熔融区硬化后，由于热应力释放的不均匀导致涡轮与涡轮轴产生位置的偏移，即两者的相对跳动发生变化。受到此工艺的限制，目前涡轮轴总成设计中对涡轮与涡轮轴的相对跳动一般都规定在0.20mm以内。在电子束焊的过程中，设计一种新的焊接工艺以减少热应力释放不均匀造成的位置偏移，是本领域技术人员急需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种减少热应力释放不均匀的涡轮轴电子束焊四等分对角焊接方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供的涡轮轴电子束焊四等分对角焊接方法，包括如下步骤：A、焊接束流调整至12mA，对焊缝区进行90°满焊，获得第一满焊区域。B、将涡轮轴总成空转90°，在第一满焊区域的对角进行90°满焊，获得第二满焊区域。C、将焊接后的涡轮轴和涡轮空转4周，使第一满焊区域和第二满焊区域冷却。D、对第一满焊区域和第二满焊区域之间的两个未焊接的区域进行满焊焊接，完成整圈360°焊接。该工艺在先第一次四分之一的对角焊接完成后，空转4周，使2个90°满焊区冷却，产生能足够对抗剩余的2个90°满焊产生的热应力，从来减少整个焊接过程的热应力对涡轮与涡轮轴相对跳动的影响。附图说明下面结合说明书附图对本专利技术作进一步详细说明：图1是涡轮轴和涡轮焊接后的结构示意图；图2A、图2B、图2C是现有的涡轮轴电子束焊的操作示意图；图3是现有的涡轮轴电子束焊接角度和束流的关系图；图4A、图4B、图4C、图4D是本专利技术实施例1的涡轮轴电子束焊的操作示意图；图5是本专利技术实施例1的涡轮轴电子束焊接角度和束流的关系图。图中：涡轮1，涡轮轴2，焊缝3。具体实施方式实施例1本实施例的涡轮轴电子束焊四等分对角焊接方法，包括如下步骤：步骤一焊前准备，将涡轮和涡轮轴的接合面进行加工与清理，清理方式包括化学清理和机械方法清除，使用煤油、或汽油、或丙酮对涡轮轴和涡轮进行清洗；或是采用氯化烃类溶剂对涡轮和涡轮轴表面进行擦拭，再采用丙酮对涡轮和涡轮轴进行清洗；清理完毕后不能再用手或工具触及接合区，以免再次污染。步骤二采用夹具对涡轮和涡轮轴进行装夹，并对装夹后的涡轮和涡轮轴标定角向位置，设定起始刻度；夹具采用中国授权专利CN203738222U中记载的涡轮轴电子束焊弹性夹具，在此不再详述。步骤三，启动电子束焊机进行抽真空。步骤四，设置电子束焊机参数进行焊接，焊接过程如图4A至图4D、和图5所示，具体包括：A、焊接束流调整至12mA，对焊缝区进行90°满焊，获得第一满焊区域：将聚焦电流设置为1028mA，转速设置为24.5转/分钟，以起始刻度为基准，电子束焊机的第一电子束设定在涡轮旋转90°时进行焊接，实际起始焊接点为104.7°，满焊90°获得第一满焊区域，终止焊接点设定在194.7°，实测预焊停止焊接点为209.4°。B、将涡轮轴总成空转90°，在第一满焊区域的对角进行90°满焊，获得第二满焊区域：以起始刻度为基准，电子束焊机的第一电子束设定在涡轮旋转270°时进行焊接，实际起始焊接点为284.7°，满焊90°获得第二满焊区域，终止焊接点设定在374.7°，实测预焊停止焊接点为389.4°。C、将焊接后的涡轮轴和涡轮空转4周，使第一满焊区域和第二满焊区域冷却。D、对第一满焊区域和第二满焊区域之间的未焊接的区域进行满焊焊接：以起始刻度为基准，电子束焊机的第一电子束设定在涡轮旋转1800°时进行焊接，实际起始焊接点为1814.7°，满焊90°获得第三满焊区域，终止焊接点设定在1904.7°，实测预焊停止焊接点为1919.4°；涡轮轴总成空转90°，以起始刻度为基准，电子束焊机的第一电子束设定在涡轮旋转1980°时进行焊接，实际起始焊接点为1994.7°，满焊90°获得第四满焊区域，终止焊接点设定在2084.7°，实测满焊停止焊接点为2099.4°，完成整圈360°焊接。对经上述方法完成焊接的涡轮和涡轮轴进行检测，涡轮的径向圆跳动小于0.15mm，端面圆跳动同样在0.15mm以内，有效降低了因热应力释放不均匀造成的位置偏移，提高了涡轮轴总成的转子平衡质量。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本专利技术所作的举例，而并非是对本专利技术的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本专利技术的精神所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本专利技术的保护范围之中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡轮轴电子束焊四等分对角焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：A、焊接束流调整至12mA，对焊缝区进行90°满焊，获得第一满焊区域；B、将涡轮轴总成空转90°，在第一满焊区域的对角进行90°满焊，获得第二满焊区域；C、将焊接后的涡轮轴和涡轮空转4周，使第一满焊区域和第二满焊区域冷却；D、对第一满焊区域和第二满焊区域之间的两个未焊接的区域进行满焊焊接，完成整圈360°焊接。

【技术特征摘要】
1.一种涡轮轴电子束焊四等分对角焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：A、焊接束流调整至12mA，对焊缝区进行90°满焊，获得第一满焊区域；B、将涡轮轴总成空转90°，在第一满焊区域的对角进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐尧，吴天笑，
申请(专利权)人：汉捷机械部件常州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32