一种改善电子束焊接焊偏的方法技术

本发明专利技术公开了一种改善电子束焊接焊偏的方法。该方法包括；获取焊接设备主要焊接参数；获取主要电子束焊接模型主要参数；获取电子经过磁化焊接件产生磁场而偏移焊缝的距离，进行实验准备；合理假设，简化条件，获取磁化焊接件产生磁场的大小与方向分量，进行约束方程推导；用CST软件建立焊接模型，设置主要焊接参数，进行网格划分；对模型进行电、磁场加载，查看后处理结果，通过偏转线圈设置匝数与二向电流进行改善聚焦点的仿真；制作偏转线圈，根据仿真参数进行实际的焊接工作。本发明专利技术有效的改善了电子束的偏移，避免了传统的消磁方法产生高温而影响材料表面性能，对大厚板件退磁效果不明显，实验成本较高，需要专业有经验的人员进行操作的缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种改善电子束焊接焊偏的方法
本专利技术涉及电子束焊接
，特别是涉及一种改善电子束焊接焊偏的方法。
技术介绍
电子束焊接技术是依靠高能电子束作为热源使焊接材料融化，从而在零件表面产生独特的焊接层，从而实现将被焊接金属结合在一起。由于电子束焊接具有能量集中、焊缝热物理性能好、焊缝纯度高等优点，使得电子束焊接在航空航天，核工业以及海洋工程等重要的领域发挥着独特的作用。大厚钣金件在磁场中很容易被磁化，电子在焊件磁化条件下其运动轨迹会产生偏离，焊偏不仅会导致焊缝不对中，气孔，咬边，塌陷，裂纹等现象的产生，严重时会造成未融合等焊接缺陷。对大厚件进行消磁处理不仅技术复杂，价格昂贵。而且会对焊接金属表面材料产生破坏。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改善电子束焊接焊偏的方法。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种改善电子束焊接焊偏的方法，包括：测量被磁化焊接件焊缝处的场强大小；将所述被磁化焊接件放置于电子束焊接设备中，确定电子束的电子聚焦点偏离焊缝的距离；根据测量得到的所述焊缝处的场强大小以及电子聚焦点偏离焊缝的距离，确定沿X坐标轴和Y坐标轴的场强分量，将所述X坐标轴和所述Y坐标轴所构成平面记为坐标面，所述坐标面为包含所述焊缝且垂直于所述电子束发射方向的平面；获取所述电子束焊接设备的焊接参数，所述焊接参数包括：所述电子束焊接设备的型号、所述电子束焊接设备的焊接电压、所述电子束焊接设备的焊接束流以及所述电子束焊接设备中聚焦磁透镜的聚焦束流；获取电子束焊接模型参数，所述电子束焊接模型参数包括：所述电子束焊接设备的聚束极尺寸、电子束发射阴极尺寸、阳极尺寸、聚焦磁透镜尺寸以及焊接工件的尺寸；将沿X坐标轴和Y坐标轴的场强分量、所述电子束焊接设备的焊接参数以及所述电子束焊接模型参数输入仿真软件，建立仿真模型；在所述仿真模型中设置用于使电子发生X方向和Y方向偏转的、相互垂直的第一偏转线圈和第二偏转线圈，并设置第一偏转线圈和第二偏转线圈的尺寸和位置，向所述第一偏转线圈中通入沿Y方向的电流，向所述第二偏转线圈中通入沿X方向的电流；仿真过程中，调节通入所述第一偏转线圈和所述第二偏转线圈中的电流的大小或调节所述第一偏转线圈和所述第二偏转线圈的绕线匝数，并记录电子聚焦点偏离焊缝的距离；当所述距离小于设定阈值时，确定所述距离对应的所述第一偏转线圈以及所述第二偏转线圈中的电流大小以及绕线匝数，记为第一优化偏转电流、第二优化偏转电流和优化绕线匝数；在实际的所述焊接设备中设置与所述仿真模型中的第一偏转线圈和第二偏转线圈相对应的第一实体偏转线圈和第二实体偏转线圈；按照所述优化匝数设置所述第一实体偏转线圈和第二实体偏转线圈的匝数，按照所述第一优化偏转电流和第二优化偏转电流向所述第一实体偏转线圈和所述第二实体偏转线圈输入偏转电流，以在焊接过程中对电子进行纠偏。可选的，采用高斯计测量所述被磁化焊接件焊缝处的场强大小。可选的，所述将所述被磁化焊接件放置于电子束焊接设备中，确定电子束的电子聚焦点偏离焊缝的距离，具体包括：对所述电子束焊接设备进行抽真空操作，并进行工作台平面移动调整，使工作台与电子束聚焦点处于监测屏幕中心，进行坐标定位操作；通入空气使得真空度减小，等到气压平衡以后打开焊接室门待冷却后，放入所述被磁化焊接件；再次进行抽真空操作，并记录电子束聚焦点偏移焊缝处的坐标。可选的，将被磁化焊接件放入所述电子束焊接设备后，测量所述被磁化焊接件焊缝处的场强大小。可选的，所述根据测量得到的所述焊缝处的场强大小以及电子聚焦点偏离焊缝的距离，确定沿X坐标轴和Y坐标轴的场强分量，具体包括：根据公式和计算沿X坐标轴的场强分量BX和沿Y坐标轴的场强分量BY，其中，B为测量得到的焊缝处的场强大小，BZ＝0，AB、AC均为电子聚焦点距离焊缝的偏移。可选的，在仿真软件中，对建立的仿真模型进行网格划分，并对阴极和阳极之间周围的区域进行网格加密。可选的，所述仿真软件为CSTParticleStudio软件。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的改善电子束焊接焊偏的方法，通过在电子束焊接设备中设置偏转线圈，并通过仿真软件建立与实际焊接环境一致的仿真模型，通过仿真模型来确定达到一定纠偏效果时所对应的的偏转线圈的绕线匝数以及线圈电流的大小，并根据此处确定的绕线匝数以及偏转线圈的电流大小，设置电子束焊接设备中的实体偏转线圈，实现了对电子束焊接的纠偏。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中改善电子束焊接焊偏的方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例中被磁化焊接件产生的磁场模型边界条件的约束方程的原理示意图；图3为本专利技术实施例中偏转线圈设置方式示意图；图4为本专利技术实施例仿真软件中的模型建立示意图；图5a为本专利技术实施例中纠偏前电子束的空间运动轨迹仿真图，图5b为本专利技术实施例中纠偏后电子束的空间运动轨迹仿真图；图6为本专利技术实施例中的仿真纠偏效果及实际纠偏效果图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所示，本专利技术提供的改善电子束焊接焊偏的方法具体包括以下步骤：步骤101：测量被磁化焊接件焊缝处的场强大小；步骤102：将所述被磁化焊接件放置于电子束焊接设备中，确定电子束的电子聚焦点偏离焊缝的距离；步骤103：根据测量得到的所述焊缝处的场强大小以及电子聚焦点偏离焊缝的距离，确定沿X坐标轴和Y坐标轴的场强分量，将所述X坐标轴和所述Y坐标轴所构成平面记为坐标面，所述坐标面为包含所述焊缝且垂直于所述电子束发射方向的平面；步骤104：获取所述电子束焊接设备的焊接参数，所述焊接参数包括：所述电子束焊接设备的型号、所述电子束焊接设备的焊接电压、所述电子束焊接设备的焊接束流以及所述电子束焊接设备中聚焦磁透镜的聚焦束流；步骤105：获取电子束焊接模型参数，所述电子束焊接模型参数包括：所述电子束焊接设备的聚束极尺寸、电子束发射阴极尺寸、阳极尺寸、聚焦磁透镜尺寸以及焊接工件的尺寸；步骤106：将沿X坐标轴和Y坐标轴的场强分量、所述电子束焊接设备的焊接参数以及所述电子束焊接模型参数输入仿真软件，建立仿真模型；步骤10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改善电子束焊接焊偏的方法，其特征在于，包括：/n测量被磁化焊接件焊缝处的场强大小；/n将所述被磁化焊接件放置于电子束焊接设备中，确定电子束的电子聚焦点偏离焊缝的距离；/n根据测量得到的所述焊缝处的场强大小以及电子聚焦点偏离焊缝的距离，确定沿X坐标轴和Y坐标轴的场强分量，将所述X坐标轴和所述Y坐标轴所构成平面记为坐标面，所述坐标面为包含所述焊缝且垂直于所述电子束发射方向的平面；/n获取所述电子束焊接设备的焊接参数，所述焊接参数包括：所述电子束焊接设备的型号、所述电子束焊接设备的焊接电压、所述电子束焊接设备的焊接束流以及所述电子束焊接设备中聚焦磁透镜的聚焦束流；/n获取电子束焊接模型参数，所述电子束焊接模型参数包括：所述电子束焊接设备的聚束极尺寸、电子束发射阴极尺寸、阳极尺寸、聚焦磁透镜尺寸以及焊接工件的尺寸；/n将沿X坐标轴和Y坐标轴的场强分量、所述电子束焊接设备的焊接参数以及所述电子束焊接模型参数输入仿真软件，建立仿真模型；/n在所述仿真模型中设置用于使电子发生X方向和Y方向偏转的、相互垂直的第一偏转线圈和第二偏转线圈，并设置第一偏转线圈和第二偏转线圈的尺寸和位置，向所述第一偏转线圈中通入沿Y方向的电流，向所述第二偏转线圈中通入沿X方向的电流；仿真过程中，调节通入所述第一偏转线圈和所述第二偏转线圈中的电流的大小或调节所述第一偏转线圈和所述第二偏转线圈的绕线匝数，并记录电子聚焦点偏离焊缝的距离；/n当所述距离小于设定阈值时，确定所述距离对应的所述第一偏转线圈以及所述第二偏转线圈中的电流大小以及绕线匝数，记为第一优化偏转电流、第二优化偏转电流和优化绕线匝数；/n在实际的所述焊接设备中设置与所述仿真模型中的第一偏转线圈和第二偏转线圈相对应的第一实体偏转线圈和第二实体偏转线圈；/n按照所述优化匝数设置所述第一实体偏转线圈和第二实体偏转线圈的匝数，按照所述第一优化偏转电流和第二优化偏转电流向所述第一实体偏转线圈和所述第二实体偏转线圈输入偏转电流，以在焊接过程中对电子进行纠偏。/n...

【技术特征摘要】
1.一种改善电子束焊接焊偏的方法，其特征在于，包括：
测量被磁化焊接件焊缝处的场强大小；
将所述被磁化焊接件放置于电子束焊接设备中，确定电子束的电子聚焦点偏离焊缝的距离；
根据测量得到的所述焊缝处的场强大小以及电子聚焦点偏离焊缝的距离，确定沿X坐标轴和Y坐标轴的场强分量，将所述X坐标轴和所述Y坐标轴所构成平面记为坐标面，所述坐标面为包含所述焊缝且垂直于所述电子束发射方向的平面；
获取所述电子束焊接设备的焊接参数，所述焊接参数包括：所述电子束焊接设备的型号、所述电子束焊接设备的焊接电压、所述电子束焊接设备的焊接束流以及所述电子束焊接设备中聚焦磁透镜的聚焦束流；
获取电子束焊接模型参数，所述电子束焊接模型参数包括：所述电子束焊接设备的聚束极尺寸、电子束发射阴极尺寸、阳极尺寸、聚焦磁透镜尺寸以及焊接工件的尺寸；
将沿X坐标轴和Y坐标轴的场强分量、所述电子束焊接设备的焊接参数以及所述电子束焊接模型参数输入仿真软件，建立仿真模型；
在所述仿真模型中设置用于使电子发生X方向和Y方向偏转的、相互垂直的第一偏转线圈和第二偏转线圈，并设置第一偏转线圈和第二偏转线圈的尺寸和位置，向所述第一偏转线圈中通入沿Y方向的电流，向所述第二偏转线圈中通入沿X方向的电流；仿真过程中，调节通入所述第一偏转线圈和所述第二偏转线圈中的电流的大小或调节所述第一偏转线圈和所述第二偏转线圈的绕线匝数，并记录电子聚焦点偏离焊缝的距离；
当所述距离小于设定阈值时，确定所述距离对应的所述第一偏转线圈以及所述第二偏转线圈中的电流大小以及绕线匝数，记为第一优化偏转电流、第二优化偏转电流和优化绕线匝数；
在实际的所述焊接设备中设置与所述仿真模型中的第一偏转线圈和第二偏转线圈相对应的第一实体偏转线圈和第二实体偏转线圈；
按照所述优化匝数设置所述第一实体偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海浪，王小宇，黄以平，彭治国，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45