用于借助于電子束焊接將兩個棒在端側連接的方法技術

本發明專利技術涉及一種用于借助于電子束焊接在焊接部位（WP）上將第一棒（B1）與第二棒（B2）在端側連接的方法，其特征在于以下步驟：-將兩個棒（B1，B2）沿著縱軸線（X）相互定向，-放置套筒（SL），所述套筒在關于縱軸線（X）的周向方向上包圍焊接部位（WP），-在焊接部位（WP）上借助于電子束焊接進行焊接，其中沿著相對于套筒（SL）的表面（SF）的行進方向（PD）并且沿著焊接部位（WP）引導電子束焊接設備（EBA），-去除所述套筒（SL）。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種借助于電子束焊接將第一棒與第二棒在端側連接的方法。
技術介紹
尤其在生產用于渦輪機、例如用于渦輪增壓機、蒸汽輪機或燃氣輪機的軸時，通常將軸工件在端側相互對接地焊接，其方式在于通過借助于電子束焊接設備在沒有其他的填料的情況下將兩個相對的棒工件在相互連接的端部的區域中借助于進入到接合部中的電子束轉化成熔化物，其中所述熔化物在冷卻之后生成連接部。在軸中或其他的棒材料中的電子束焊接的徑向焊縫的主要困難在于制成無缺陷的焊縫起端和焊縫終端。焊縫起端理解成電子束的穿入區域并且焊縫終端理解成電子束從材料中的穿出區域。對材料微觀結構的同質性的其他干擾由于在不同的焊接過程期間已經焊好的焊縫與電子束的作用區域重疊時在材料中可能出現的過焊(IJberschweiBungen )而產生。附加的困難在軸直徑較小或棒厚度較小時由于部件中部區域中的熱積聚而產生，由此在焊接連接的重疊區域和穿出區域中的無缺陷的焊接是不可能的。即便最耗費的先進的電子束控制也不能夠完全地禁止上述的焊接缺陷。
技術實現思路
基于現有技術的上述問題和缺點，本專利技術實現下述目的，在對電子束的控制沒有額外變得更復雜的情況下，改進開始描述的焊接的質量。為了解決該問題，根據本專利技術提出一種在開始限定的類型的方法，所述方法具有獨立權利要求的特征部分中的附加的特征。涉及的從屬權利要求包含本專利技術的有利的改進形式。根據本專利技術的借助于套筒對要連接的棒的兩個相互連接的端部的接合區的包圍能夠實現將電子束的穿入區域和穿出區域設置在實際待接合的材料之外。與此相應地，在實際待連接的部件的接合區中獲得完全均質的材料微觀結構。此外，根據本專利技術的方法與現有技術的不同之處在于，并不是如同實際所追求的那樣將兩個組件相互連接，而是相反地將三個組件通過電子束焊接相互連接。適當地，套筒具有匹配于棒在焊接部位區域中的外輪廓的內輪廓。為了阻止從套筒到棒的兩個相互連接的端部上的材料過渡部的類似于穿入或穿出的效果，相對于兩個棒端部形成匹配于套筒適宜的是在關于直徑為+/-0.1mm的誤差范圍中。此外，有意義的是，套筒具有接合部，所述接合部設置成，使得套筒能夠圍繞棒的輪廓放置。這在橫截面為圓形時例如是下述情況，套筒的兩部分分別具有在橫截面中作為凹部的半圓。兩件式的或多件式的套筒機械地、通過臨時點焊或通過焊接環保持在一起。為了簡單操作，套筒能夠具有矩形的外橫截面。矩形的外橫截面此外具有下述優點，在電子束設備的行進方向平行于套筒的表面時，假設電子束的穿透深度是恒定的，在焊接部位上出現同質的材料微觀結構。適當地，套筒在接合區的區域中由與兩個待相互接合的棒至少在焊接區域中相同的材料制成，使得三個參與的部件之間的可能出現的材料過渡部實現接合區或焊接部位的區域中的均質的材料微觀結構。以所述方式，通過因此作為填料提供的套筒材料，對例如由于在要相互連接的兩個棒端部的區域中保持為最小的軸向間隙而在接合區中可能出現的材料缺乏進行補償。套筒的去除優選地以切削的方式進行，在軸的情況下簡單地通過過度扭轉焊接部位來進行。在沿著焊接設備的行進方向的軸直徑或厚度分布小于電子束的最大焊接深度時，能夠通過沿著焊接部位的簡單的從左向右或反向的電子束控制將電子束導向軸橫截面或棒橫截面。以所述方式，當套筒材料在電子束穿透深度方向上相應地構成為足夠厚時，電子束始終保持在套筒材料中。根據本專利技術，穿入區域和穿出區域能夠選則成是非常短的，這是因為在此出現的焊接缺陷在焊接之后被機械加工。與此相應地，在不考慮焊接缺陷的情況下，能夠在套筒材料中對電子束進行控制。當小的軸直徑小于電子束的最大焊接深度時得出下述附加的優點，出于焊縫原因不可避免的小的焊接缺陷、即所謂的尖刺(尖的熔化物突起)僅存在于套筒材料中，并且同樣也在對棒或軸的最后加工時被機械地去除。如果軸直徑大于最大的焊接深度，那么直到大約相應于電子束的最大焊接深度的軸半徑，能夠通過對兩側的焊接來執行連接焊接。所述兩側優選地直接地相互對置，使得在沿著第一行進方向從第一側進行焊接時的電子束的穿透頂端或者說焊接深度和在沿著第二行進方向進行焊接時的穿透深度或者說焊接深度之間至少存在最小重疊。在軸半徑超過能夠借助于電子束設備達到的最大焊接深度的更大的軸直徑的情況下，能夠適當的是，電子束在焊接期間不僅從兩個對置側、而且也從套筒的傾斜于所述兩個對置側設置的側穿透到工件中，或者電子束在橫截面為矩形的情況下同時或依次地從套筒的全部四側的表面穿透到工件中。待連接的工件的軸橫截面或棒橫截面能夠是圓形的、橢圓形的、三角形的、正方形的、矩形的、六角形的或此外例如為多角形的。側凹或凹形的輪廓同樣也是可能的。原則上，借助于根據本專利技術的方法能夠連接任意的棒輪廓。附圖說明在下文中參照附圖根據具體的實施例詳細地描述本專利技術。示出了:圖1-3為了闡明根據本專利技術的方法分別示出了貫穿具有在兩個棒的連接部位上的根據本專利技術的套筒的根據本專利技術的棒的橫截面，圖4示出貫穿由兩個棒和套筒以及電子束焊接設備組成的構造的縱截面。具體實施例方式圖4示出貫穿根據本專利技術的套筒SL的縱剖面圖，所述套筒圍繞在兩個在端側相互對接連接的棒、即第一棒BI和第二棒B2的接合部位設置。在兩個棒B1、B2之間存在非常狹窄的接縫SG，所述接縫具有在不可避免的誤差范圍內的尺寸。非常狹窄的接縫SG在棒B1、B2之間的端面接觸部的區域中降低到直至O的寬度。兩個棒B1、B2都沿著共同的縱軸線X延伸并且彼此同軸地定向。關于縱軸線X徑向地設置電子束焊接設備EBA，所述電子束焊接設備將電子束EB徑向地發射到狹窄的接縫SG的區域上，并且以所述方式在所述焊接部位WP上借助于熔化連接兩個棒B1、B2。圖1至3分別示出棒B1、B2的不同直徑D和與之關聯的不同的根據本專利技術的焊接方法的實施方案。棒B1、B2的直徑D在圖1的圖示中小于電子束EB沿著電子束焊接設備EBA的第一行進方向PDl的最大焊接深度WD。對根據本專利技術的焊接方法的選擇而言決定性的是棒B1、B2的橫截面的例如在圖1中示出的沿著第一行進方向PDl的或沿著在圖2和3中的焊接部位WP的區域中其他行進方向HH、PD2, PD3, PD4的棒厚度分布DT的最大厚度T0在圓形橫截面的情況下，例如在圖1至3中示出的，最大厚度T等于棒B1、B2的直徑D。在根據本專利技術的方法的第一步驟中，兩個棒B1、B2沿著縱軸線X相互定向。隨后，兩件式的套筒SL圍繞棒B1、B2的接合部位或焊接部位WP放置，使得套筒SL在關于縱軸線X的周向方向上包圍焊接部位WP。隨后，借助于沿著行進方向PD1-PD4移動的電子束焊接設備EBA，沿著套筒SL的表面SF進行在圖1至3中示出的電子束焊接。替代電子束焊接設備EBA沿著套筒SL的表面SF的移動，在本專利技術的范圍中也可使待接合的組件自身(棒B1、B2)相對于電子束EB移動。在此，僅待接合的組件和電子束焊接設備EBA之間的相對移動是決定性的。最后，借助于機械切削的方法、例如通過車削或銑削將套筒SL從棒B1、B2去除。套筒具有矩形的外橫截面并且具有接合部TF，所述接合部設置成使得套筒SL能夠圍繞棒B1、B2放置。在圖1中示出如下情況，電子束EB的焊接深度WD大于棒B1、B2的直徑D或大于棒B1、B2的沿著在第一行進方向PDl上的厚度分布DT的棒本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.09.09 DE 102010040502.71.關于借助于電子束焊接在焊接部位(WP)上將第一棒(BI)與第二棒(B2)在端側連接的方法，其特征在于以下步驟: -使兩個所述棒(BI，B2)沿著縱軸線(X)相互定向， -放置套筒(SL)，所述套筒在關于所述縱軸線(X)的周向方向上包圍所述焊接部位(WP), -在所述焊接部位(WP)上借助于電子束焊接進行焊接，其中對電子束焊接設備(EBA)進行導向移動，使電子束(EB)沿著相對于所述套筒(SL)的表面(SF)的前進方向(PD)并且沿著所述焊接部位(WP)， -去除所述套筒(SL)。2.根據權利要求1所述的方法， 其中所述套筒(SL)匹配于所述棒(BI，B2)在所述焊接部位(WP)的區域中的外輪廓。3.根據權利要求1或2所述的方法， 其中所述套筒(SL)具有矩形的外輪廓。4.根據權利要求1、2或3所述的方法， 其中以切削的方式去除所述套筒(SL)。5.根據上述權利要求1至4之一所述的方法， 其中所述電子束(EB)的垂直于電子束焊接設備(EBA)的第一行進方向(PDl)沿著所述焊接部位(WP)的最大預期的焊接深度(WD)大于所述棒(B1、B2)在所述焊接部位(WP)的區域中沿著在所述電子束焊接設備(EBA)的所述第一行進方向(PDl)上的厚度分布(DT)的最大厚度(T)，并且所述電子束焊接設備(EBA)沿著所述第一行進方向(PDl)以所述電子...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬丁·比森巴赫，
申請(專利權)人：西門子公司，
類型：
國別省市：