液壓作動(dòng)筒電子束焊過程溫度測量及控制方法

序言

　　液壓作動(dòng)筒是我國某型發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)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(duì)焊接過程中有以下特殊要求：

　　1)組件溫升要小

　　液壓作動(dòng)筒內(nèi)多處使用了橡膠密封圈，根據(jù)設(shè)計(jì)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(huì)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(dòng)筒內(nèi)腔，就會(huì)在活塞運(yùn)動(dòng)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(gè)液壓作動(dòng)筒報(bào)廢。

　　3)焊接變形要小

　　液壓作動(dòng)筒壁厚僅2mm，焊接過程中易產(chǎn)生變形，造成液壓作動(dòng)筒活塞在無法正常運(yùn)動(dòng)，因此設(shè)計(jì)要求其橢圓度不能超過0.02mm。

　　綜合上述，一方面該組件對(duì)焊接變形有嚴(yán)格要求，另外由于組合焊接時(shí)內(nèi)腔焊縫附近裝配有橡膠密封件，因此，對(duì)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(yàn)，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(yàn)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(duì)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(jià)格適中等優(yōu)點(diǎn)，尤其是現(xiàn)場實(shí)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(duì)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(shí)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(shí)際加工中，我們采用電容儲(chǔ)能焊將熱電偶焊到指定測溫部位，采用電容儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)對(duì)焊接過程工件溫度的自動(dòng)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(shí)際焊接時(shí)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(shí)工件溫度的控制

　　實(shí)踐中通過采用散熱工裝和優(yōu)選焊接參數(shù)來實(shí)現(xiàn)工件溫升的控制。采用了一對(duì)厚約30㎜半圓柱形銅制散熱塊，與液壓作動(dòng)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(yàn)，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(duì)模擬件進(jìn)行目視、X光、熒光檢驗(yàn)，無未焊透、裂紋、氣孔等缺陷。同時(shí)作金相解剖檢驗(yàn)，反面成形良好、無飛濺物產(chǎn)生。

　　實(shí)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(jì)要求。

　　在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我們進(jìn)行了實(shí)際組件的焊接�？傆�(jì)完成近百件組件的焊接，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(jì)圖要求。

　　3結(jié)論

　　電子束焊接組裝液壓作動(dòng)筒時(shí)測溫方法選擇經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，工件溫度控制過程簡單、有效。所加工的零件經(jīng)實(shí)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(jì)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(duì)組件的溫度有特殊要求的其他零件的焊接