液壓作動筒電子束焊過程溫度測量及控制方法

序言
　　液壓作動筒是我國某型發(fā)動機(jī)中的一個部件，由蓋、襯筒、活塞、橡膠密封圈等零件組成。通過真空電子束焊將蓋和襯筒組裝起來。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定對焊接過程中有以下特殊要求：
　　1)組件溫升要小
　　液壓作動筒內(nèi)多處使用了橡膠密封圈，根據(jù)設(shè)計要求焊接過程中距焊縫中心20mm處，焊接過程中最高溫度不能超過100℃。如果溫升太高，就會燒傷，甚至燒毀密封圈，使密封圈失效。
　　2)內(nèi)腔無飛濺物
　　一旦焊縫背面產(chǎn)生飛濺物或焊瘤脫落，流入液壓作動筒內(nèi)腔，就會在活塞運(yùn)動過程中導(dǎo)致筒體內(nèi)表面拉傷或密封圈損壞，無法起到密封作用，導(dǎo)致整個液壓作動筒報廢。
　　3)焊接變形要小
　　液壓作動筒壁厚僅2mm，焊接過程中易產(chǎn)生變形，造成液壓作動筒活塞在無法正常運(yùn)動，因此設(shè)計要求其橢圓度不能超過0.02mm。
　　綜合上述，一方面該組件對焊接變形有嚴(yán)格要求，另外由于組合焊接時內(nèi)腔焊縫附近裝配有橡膠密封件，因此，對焊接過程組件溫度有嚴(yán)格限制，這就給焊接過程帶來特殊困難。飛濺物及變形可通過合理選擇接頭形式、控制焊接工藝參數(shù)進(jìn)行控制，而組件溫升的嚴(yán)格控制技術(shù)方面缺乏積累和經(jīng)驗，因此，焊接過程組件溫度的嚴(yán)格控制成為該組件能否成功組裝的關(guān)鍵，需要重點(diǎn)進(jìn)行試驗和摸索。
　　1真空室內(nèi)工件測溫方法的優(yōu)選
　　1.1測溫方法的優(yōu)選
　　公元前200一100年間，古希臘菲隆和希隆各自制造過一種以空氣膨脹為原理的測溫器，其后，測溫技術(shù)的發(fā)展形形色色，種類繁多。常用測溫方法分類及特點(diǎn)見表(2)。由上表對比可見，由于需要在真空狀態(tài)下測溫，通過膨脹法、壓力法、電阻法、熱輻射法均有其局限性。而采用K型熱電偶進(jìn)行測溫，具有線性良好、響應(yīng)快、精度較高、測溫范圍較寬、記錄與控制適宜、價格適中等優(yōu)點(diǎn)，尤其是現(xiàn)場實施簡便，可操作性強(qiáng)，因此，我們選用K型電偶熱在電子束焊接過程對工件進(jìn)行測溫。
　　(2)常用測溫方法分類及特點(diǎn)
　　1.2測溫方法的實施
　　由于需要測量真空室內(nèi)工件的溫度，因此，首先需要解決熱電偶與工件的連接問題。實際加工中，我們采用電容儲能焊將熱電偶焊到指定測溫部位，采用電容儲能焊金屬箔窄條固定熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線。
　　補(bǔ)償導(dǎo)線接至真空電子束焊機(jī)預(yù)留的接線端子。在真空室外部相應(yīng)接線端子通過補(bǔ)償導(dǎo)線連接至DR020R型數(shù)字溫度巡回檢測儀上，使用該記錄儀可實現(xiàn)對焊接過程工件溫度的自動測定、顯示、監(jiān)控和記錄。還可以讀取并打印熱電偶所測的焊接過程工件的溫度值。
　　在實際焊接時需要注意的是真空室內(nèi)部連接熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線應(yīng)該繞工件兩圈，并留適當(dāng)裕量后再接至真空電子束焊機(jī)預(yù)留的接線端子，防止焊接過程中因工件回轉(zhuǎn)，將熱電偶拉斷，影響測溫及焊接工作的正常進(jìn)行。
　　2真空電子束焊時工件溫度的控制
　　實踐中通過采用散熱工裝和優(yōu)選焊接參數(shù)來實現(xiàn)工件溫升的控制。采用了一對厚約30㎜半圓柱形銅制散熱塊，與液壓作動筒外表面緊密貼合，起到輔助散熱作用。
　　首先，通過模擬件進(jìn)行工藝試驗，優(yōu)選焊接參數(shù)如下：
　　加速電壓：150KV
　　焊接電流：7.5mA
　　聚焦電流：2088mA
　　焊接速度：20㎜/s
　　焊接后對模擬件進(jìn)行目視、X光、熒光檢驗，無未焊透、裂紋、氣孔等缺陷。同時作金相解剖檢驗，反面成形良好、無飛濺物產(chǎn)生。
　　實際測量結(jié)果為：在距焊縫中心20㎜處近縫區(qū)溫升為62℃，工件溫升控制有效滿足設(shè)計要求。
　　在試驗的基礎(chǔ)上，我們進(jìn)行了實際組件的焊接�？傆嬐瓿山�百件組件的焊接，無一廢品，且焊后筒體橢圓度小于0.005㎜，幾何尺寸符合設(shè)計圖要求。
　　3結(jié)論
　　電子束焊接組裝液壓作動筒時測溫方法選擇經(jīng)濟(jì)、實用，工件溫度控制過程簡單、有效。所加工的零件經(jīng)實際測量筒體橢圓度增加不超過0.005mm，距焊縫20mm處焊接過程中溫度約為62℃，工件溫升控制有效滿足設(shè)計要求，已經(jīng)投入批量生產(chǎn)。該方法也適用于焊接過程中對組件的溫度有特殊要求的其他零件的焊接