一种真空电子束封焊带磁性钛钢复合坯的焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种焊接装置，其中包括：安装组件、电场组件、控电单元和电子束焊枪，本发明专利技术还公开了一种封焊带磁性钛钢复合坯的焊接方法，通过利用控电单元使电场组件产生电场，当电子束焊枪发射电子束，电子束经过电场时，电场对所述电子束施加电场力，削弱了钛钢复合坯施加给电子束的磁场力。在封焊受到磁污染钛钢复合坯时，该方法解决了封焊接头出现漂移、漏焊、低熔深等缺陷，提升了电子束焊接的精度和大熔深，确保了封焊的稳定性和连续性，进一步提高了轧制复合的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种真空电子束封焊带磁性钛钢复合坯的焊接方法
本专利技术属于金属材料加工
，具体涉及一种焊接装置，特别地，还涉及一种真空电子束封焊带磁性钛钢复合坯的焊接方法。
技术介绍
钛钢复合板具有钛复层优良的耐腐蚀性能，又具有基层结构钢的强度和塑性，并且与钛板相比，其经济成本大幅度下降，因此成为了耐腐蚀环境设备制造的理想材料。作为生产钛钢复合板的基础，钛钢复合板中复合坯的制备，受到人们的广泛关注。目前，常用的组坯方式是将钛板置于由两块碳钢板和一定厚度的钢框组成的空心复合坯中，然后再采用真空电子束焊接技术进行封焊组坯。其中，由于电子束焊接技术是以高速电子轰击靶材来实现焊接的，受磁场的影响非常大。而在工业化大生产中钛钢复合坯不可避免的会受到磁污染而带有磁性。在此条件下进行真空封焊时，易出现电子束漂移、焊缝偏转、漏焊和低熔深等问题。
技术实现思路
本专利技术是基于专利技术人对以下事实和问题的发现和认识做出的：在工业化大生产中，钛钢复合坯经常受到磁污染，导致钛钢复合坯带有对电子束焊接不利的磁性。在此条件下进行真空封焊时，易出现电子束漂移、焊缝偏转、漏焊和低熔深等问题。本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术实施例提出一种真空电子束封焊带磁性钛钢复合坯的焊接方法，通过在真空电子束焊枪上加装电子轨迹控制装置，控制电子的移动路径，提高其轰击精度。采用本方法可以针对磁场强度100GS以下的钛钢复合坯进行真空电子束封焊，可以实现封焊接头的连续性、稳定性和有效熔深。>根据本专利技术实施例的焊接装置，其中，包括：安装组件、电场组件、控电单元和电子束焊枪，所述电场组件设在安装组件上，所述控电单元与所述电场组件配合以便控制所述电场组件所带电荷的电量，所述电子束焊枪设在所述安装组件上，所述电子束焊枪与所述电场组件配合以便所述电子束焊枪所发射的电子束经过所述电场组件产生的电场。根据本专利技术实施例的焊接装置带来的优点和技术效果，钛钢复合坯在原料加工、吊运过程会受到磁污染，而且组坯之后磁场分布非常不均匀，具体集中在复合坯的边角部，强度在10GS-100GS之间。若直接进行电子束封焊，电子束将向复合坯边角方向发生偏转，导致焊缝漂移、低熔深、封焊失效等问题。为了达到有效封焊熔深30mm以上的要求，常常要重新进行热处理，以将磁场强度降到10GS以下，随后才能进行正常电子束焊接，这导致生产效率严重降低，生产成本大大提高，甚至导致轧制复合失败。采用本专利技术所述的焊接装置，在焊接时可通过电场对所述电子束施加电场力，削弱电子束受磁场影响产生的偏转力，从而消除钛钢复合坯的磁污染对电子束焊接效果的影响。根据本专利技术实施例的焊接装置，其中，所述安装组件包括挡板、上绝缘件和下绝缘件，所述电子束焊枪设在所述挡板上，所述上绝缘件和所述下绝缘件沿上下方向间隔开地设在所述挡板上，所述电场组件包括上金属板和下金属板，所述上金属板设在所述上绝缘件上，所述下金属板设在所述下绝缘件上，其中所述控电单元与所述上金属板和所述下金属板中的每一者配合以便控制所述上金属板和所述下金属板中的每一者所带电荷的电量。根据本专利技术实施例的焊接装置，其中，所述挡板竖直地设置，所述挡板上设有沿所述金属板的长度方向贯通的安装孔，所述电子束焊枪的发射口朝临近所述金属板的方向，以所述金属板的长度方向伸入所述安装孔，所述电子束焊枪的发射口配合在所述安装孔之中。根据本专利技术实施例的焊接装置，其中，所述上绝缘件包括上水平部和上竖直部，所述上水平部与所述挡板相连，所述上竖直部的上端部与所述上水平部相连，所述上金属板与所述上竖直部的下端部相连，所述下绝缘件包括下水平部和下竖直部，所述下水平部与所述挡板相连，所述下竖直部的下端部与所述下水平部相连，所述下金属板与所述下竖直部的上端部相连。根据本专利技术实施例的焊接装置，其中，所述上金属板和所属下金属板中的每一者的宽度为80mm-100mm，所述真空电子束焊枪的电子束焦距f与所述金属板的长度l的差值为5mm-10mm。根据本专利技术实施例的焊接装置，其中，所述上金属板和所述下金属板中的每一者水平地设置，所述上金属板和所述下金属板在上下方向上正对设置，所述上金属板和所述下金属板在上下方向上的距离为20mm-30mm。根据本专利技术实施例的焊接装置，其中，所述电子束焊枪与所述上金属板和所述下金属板沿所述上金属板的长度方向间隔开地设置，所述电子束焊枪的发射口和所述上金属板在上下方向上的距离等于所述电子束焊枪的发射口和所述下金属板在上下方向上的距离。根据本专利技术实施例的焊接装置，其中，所述上金属板具有在其宽度方向上相对的第一端面和第二端面，所述电子束焊枪的发射口和所述第一端面在所述上金属板的宽度方向上的距离等于所述电子束焊枪的发射口和所述第二端面在所述上金属板的宽度方向上的距离，所述下金属板具有在其宽度方向上相对的第三端面和第四端面，所述电子束焊枪的发射口和所述第三端面在所述上金属板的宽度方向上的距离等于所述电子束焊枪的发射口和所述第四端面在所述上金属板的宽度方向上的距离。根据本专利技术实施例的利用实施例的焊接装置对钛钢复合坯实施的焊接方法，其中，所述钛钢复合坯包括上钢板、下钢板、钢框和钛板，所述钢框设在所述下钢板的上表面上，所述上钢板设在所述钢框的上表面上，所述钛板设在所述下钢板的上表面上，所述钛板位于所述钢框的内侧，所述钛板与所述钢框间隔开，所述焊接方法包括以下步骤：利用控电单元使电场组件产生电场，所述电场为拘束电场；使电子束焊枪发射电子束，所述电子束经过所述电场，所述电场对所述电子束施加电场力，以便削弱所述钛钢复合坯施加给所述电子束的垂直于焊接方向的偏转力；和利用经过所述电场的所述电子束焊接所述下钢板和所述钢框，利用经过所述电场的所述电子束焊接所述上钢板和所述钢框，其中上述步骤均在真空室内进行。根据本专利技术实施例的钛钢复合坯焊接方法带来的优点和技术效果，在采用本专利技术的焊接装置时，上层金属板和下层金属板同时带等量负电，形成拘束电场，此时经过两金属板间的电子束若发生偏转时，其电子束将受到上下方向上的排斥力，进而将电子束拘束在其中心位置。当焊接上层焊缝时，受复合坯磁场作用焊接电子束将发生向上偏转，此时电场对电子束施加向下的电场力，并且电场力与磁场力方向相反，将焊接电子束拘束在中心位置；当焊接下层焊缝时，受复合坯磁场作用焊接电子束将发生向下偏转，此时电场对电子束施加向上的电场力，使电场力与磁场力方向相反，将焊接电子束拘束在中心位置进行封焊复合坯。如此可以在10GS-100GS磁场强度条件下，提高电子束的焊接精度，保证钛钢复合坯的封焊质量，形成连续、均匀，大熔深的封焊接头。附图说明图1是本专利技术所述的焊接装置示意图；图2是未启动控电单元3时电子束受钛钢复合坯的正表面的下层焊缝中点处的磁污染影响示意图；图3是未启动控电单元3时电子束受钛钢复合坯的正表面的下层焊缝距左侧端点100mm处的磁污染影响示意图；附图标记：安装组件1；挡板11；上绝缘件12；上水平部12本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种焊接装置，其特征在于，包括：安装组件、电场组件、控电单元和电子束焊枪，所述电场组件设在所述安装组件上，所述控电单元与所述电场组件配合以便控制所述电场组件所带电荷的电量，所述电子束焊枪设在所述安装组件上，所述电子束焊枪与所述电场组件配合以便所述电子束焊枪所发射的电子束经过所述电场组件产生的电场。/n

【技术特征摘要】
1.一种焊接装置，其特征在于，包括：安装组件、电场组件、控电单元和电子束焊枪，所述电场组件设在所述安装组件上，所述控电单元与所述电场组件配合以便控制所述电场组件所带电荷的电量，所述电子束焊枪设在所述安装组件上，所述电子束焊枪与所述电场组件配合以便所述电子束焊枪所发射的电子束经过所述电场组件产生的电场。


2.根据权利要求1所述的焊接装置，其特征在于，所述安装组件包括挡板、上绝缘件和下绝缘件，所述电子束焊枪设在所述挡板上，所述上绝缘件和所述下绝缘件沿上下方向间隔开地设在所述挡板上，所述电场组件包括上金属板和下金属板，所述上金属板设在所述上绝缘件上，所述下金属板设在所述下绝缘件上，其中所述控电单元与所述上金属板和所述下金属板中的每一者配合以便控制所述上金属板和所述下金属板中的每一者所带电荷的电量。


3.根据权利要求2所述的焊接装置，其特征在于，所述挡板竖直地设置，所述挡板上设有沿所述金属板的长度方向贯通的安装孔，所述电子束焊枪的发射口朝临近所述金属板的方向，以所述金属板的长度方向伸入所述安装孔，所述电子束焊枪的发射口配合在所述安装孔之中。


4.根据权利要求2所述的焊接装置，其特征在于，所述上绝缘件包括上水平部和上竖直部，所述上水平部与所述挡板相连，所述上竖直部的上端部与所述上水平部相连，所述上金属板与所述上竖直部的下端部相连，所述下绝缘件包括下水平部和下竖直部，所述下水平部与所述挡板相连，所述下竖直部的下端部与所述下水平部相连，所述下金属板与所述下竖直部的上端部相连。


5.根据权利要求2所述的焊接装置，其特征在于，所述上金属板和所述下金属板中的每一者的宽度为80mm-100mm，所述真空电子束焊枪的电子束焦距f与所述金属板的长度l的差值为5mm-10mm。


6.根据权利要求2所述的焊接...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋健博，刘芳芳，江坤，厉文墨，
申请(专利权)人：鞍钢集团北京研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11