新型非真空電子束焊接方法及焊炬技術

新型非真空電子束焊接方法及焊炬，屬于非真空電子束焊接方法及焊炬，本發明專利技術的特征是用安裝在末級真空室下端的等離子槍產生的等離子弧把電子束從真空室引出到大氣中進行焊接，實現上述方法的等離子槍的陰極為空心的，該槍還可引出激光束；從陰極孔送金屬絲，粉或其它物質用于焊接、堆焊、加熱及熱處理等方面。（*該技術在2011年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及非真空電子束焊接方法及相應焊炬。非真空電子束焊是將真空電子槍中產生的大功率高能密度電子束引出到大氣中，對放置在大氣中的工件進行焊接。非真空電子束焊克服了真空室的限制，能夠焊接大型或長型工件，也便于小零件的批量快速焊接，應用面較廣。但是，非真空電子束焊有兩個技術關鍵一是電子束由真空電子槍室內引出到大氣中后電子槍室的真空度不能降得太低;二是電子束由真空電子槍室通過引出口到達工件前能量損失不能太大，能量密度不能降得過低。國外采用了多種提高電子槍室真空度的電子束引出技術1、用高速氣流在電子束引出孔外造成一個低氣壓區，減少大氣分子從引出孔流入槍室的氣流密封法。2、加熱蒸發壓力低或不能分解的物質，其蒸氣進入引出孔后冷卻凝固，提高電子槍室真空度的熱塞法。3、采用環形低速電子束轟擊引出孔，阻止大氣分子流入電子槍室的電子轟擊法。效果均不太理想。為了把非真空電子束焊的兩個技術關鍵解決得更好，專利技術了新型非真空電子束焊接方法及焊炬。新型非真空電子束焊接方法，利用電子束作主要熱源，電子束從高真空電子槍室中通過分段真空室進入大氣中進行焊接，本專利技術的特征是用在末級真空室底面的等離子槍產生的等離子弧把電子束從真空室引出到大氣中進行焊接。用于新型非真空電子束焊接方法的等離子槍，由上槍體、下槍體、陰極、等離子噴咀組成。上槍體形如上大下小的漏斗，上口通過絕緣密封墊與末級真空室底面聯接，下口安裝陰極，陰極的上部為圓柱體，下部為圓臺，圓臺的大端與圓柱等外徑，用鎢、鋯、鉭制成。下槍體上端通過絕緣密封墊與上槍體聯接，下端與等離子噴咀聯接等離子槍通過法蘭盤用螺釘固定在末級真空室底面上。電子槍、上槍體、下槍體、陰極、等離子噴咀同心，等離子槍通水冷卻。該等離子槍的特征是陰極為空心的。空心形狀為上部呈上大下小的圓錐形孔，下部為圓柱形孔或空心形狀為圓柱形。該等離子槍還可引出激光束，從陰極孔送金屬絲、粉或其它物質用于焊接、堆焊、加熱及熱處理等方面。等離子弧有下列三個作用1、等離子的泵效應。這個泵效應有兩個一是氣流抽吸效應，它提高真空室內的真空度;二是熱塞效應，它提高真空室的真空度，其效果最為顯著。等離子的電流和氣流越大，泵效應作用也越大。等離子的泵效應相當于國外氣流密封法、熱塞法和環形低速電子轟擊法的綜合。2、等離子的空心通道。壓縮的等離子弧的溫度，在中心可達30000℃左右。根據氣體基本定律，每當溫度升高273℃，等離子體積增大一倍，可以粗略地計算出30000℃時等離子的密度為室溫時的1/100。電子束通過這樣的類似真空通道散射將是很小的。而其能量的損失和能量密度的降低也是很小的，可以采用較低的加速電壓。3、等離子的附加作用。等離子氬或氦氣氛能很好地保護焊接熔池，等離子的熱源不僅提高了加熱效率，而且合理的溫度梯度也有助于焊縫表面的成形，氦氣的原子量小，可以減小電子束的散射，更為適用電子束與等離子弧不是機械地疊加，簡單地串聯，而是有機地結合，各取所長。等離子弧很好地引出了電子束，而電子束又加熱、壓縮了等離子弧。因此，電子束與等離子弧結合成為了新型非真空電子束焊的理想熱源。新型非真空電子束焊接方法的單位功率焊接熔深大，焊縫深寬比大，單位熔深線能量小。表1列出了與美國、日本和法國典型的最新的鋼材的非真空電子束焊接數據對比情況。 新型非真空電子束焊接方法，電子束的加速電壓采用100KV，束流為50-100mA，氦氣保護，盡量縮短工件到電子束引出孔的距離，等離子電流為100A左右。附圖說明圖1為新型非真空電子束焊接示意圖。為電子束;為末級真空室底面;為絕緣密封墊;為上槍體;為絕緣密封墊;為法蘭盤;為下槍體;為陰極;為等離子噴咀;為工件;為等離子弧;為保護氣罩;為螺釘。權利要求1.新型非真空電子束焊接方法，利用電子束作主要熱源，電子束從真空電子槍室通過分段真空室進入大氣中進行焊接，本專利技術的特征是用安裝在末級真空室底面的等離子槍產生的等離子弧把電子束從真空室引出到大氣中進行焊接。2.用于新型非真空電子束焊接方法的等離子槍，由上槍體、下槍體、陰極、等離子噴咀組成，上槍體形如上大下小的漏斗，上口通過絕緣密封墊與末級真空室底面聯接，下口安裝陰極，陰極的上部為圓柱體，下部為圓臺，圓臺的大端與圓柱等外徑用鎢、鋯、鉭制成，下槍體上端通過絕緣密封墊與上槍體聯接，下端與等離子噴咀聯接，等離子槍通過法蘭盤用螺釘固定在末級真空室底面上，電子槍、上槍體、下槍體、陰極、等離子噴咀同心等離子槍通水冷卻，本專利技術的特征是陰極為空心的。3.根據權利要求2所述的等離子槍，其陰極的空心形狀為上部呈上大下小的圓錐形孔，下部為圓柱形孔。4.根據權利要求2所述的等離子槍，其陰極的空心形狀為圓柱形。全文摘要新型非真空電子束焊接方法及焊炬，屬于非真空電子束焊接方法及焊炬，本專利技術的特征是用安裝在末級真空室下端的等離子槍產生的等離子弧把電子束從真空室引出到大氣中進行焊接，實現上述方法的等離子槍的陰極為空心的，該槍還可引出激光束；從陰極孔送金屬絲，粉或其它物質用于焊接、堆焊、加熱及熱處理等方面。文檔編號B23K15/10GK1065420SQ91101989公開日1992年10月21日 申請日期1991年3月29日 優先權日1991年3月29日專利技術者寧裴章, 鄭錦山, 陳健, 王旭友, 才蔭先, 張文鐸, 趙惠民, 趙惠哲 申請人:機械電子工業部哈爾濱焊接研究所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
新型非真空電子束焊接方法，利用電子束作主要熱源，電子束從真空電子槍室通過分段真空室進入大氣中進行焊接，本專利技術的特征是用安裝在末級真空室底面的等離子槍產生的等離子弧把電子束從真空室引入到大氣中進行焊接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：寧裴章，鄭錦山，陳健，王旭友，才蔭先，張文鐸，趙惠民，趙惠哲，
申請(專利權)人：機械電子工業部哈爾濱焊接研究所，
類型：發明
國別省市：23[中國|黑龍江]