EBY1-60×134型电子束焊机控制系统的设计

介绍了EBY1-60×134型法兰环缝局部真空电子束焊机的基本组成及作用,对该焊机的控制系统的组成和工作原理进行了分析,提出以工控机作为上位机控制核心,可编程控制器作为下位机控制核心的控制系统主要组成,设计了上位机工控机的控制软件,下位机PLC的控制软件,实现对法兰环缝局部真空电子束焊机的真空系统控制、焊接过程控制和焊接工艺过程的数据管理,应用该设备已成功地焊接了某大型航天飞行器典型结构件上的法兰环缝。设备运行表明:焊机的控制系统硬、软件设计合理,功能完善,工作可靠,满足了法兰环缝局部真空电子束焊接的需要。     

国外电子束焊接发展现状

目前国外电子束焊接发展现状有三大特点:一是电子束焊接主要在民用工业中应用;二是电子束焊接在厚板,大件和压力容器上的应用越来越多;三是非真空电子束焊接的发展已处于停滞状态,局部真空电子束焊接得到了人们的普遍重视。     

电子束焊接技术研究及进展

简要介绍了电子束焊接技术的发展、基本原理以及应用范围。着重介绍了电子束钎焊、活性剂电子束焊接、电子束复合焊接、电子束填丝焊、局部真空电子束焊接、电子束扫描焊接等电子束焊接新技术在国内的研究现状,并对电子束焊接未来的发展做出了展望。     

超低真空度对电子束形状和焊接过程的影响

研究了超低真空度(133.32~1 333.22 Pa)内变化时,对加速电压为100 k V,束流为60~80 m A的电子束形状影响。为解决超低真空焊接和局部真空电子束焊接时,电子束严重散射问题,提出了氦气保护电子束的焊接方法,对无保护和氦气保护下真空度对电子束形状的影响进行试验测试,对电子束焊接过程进行了分析。同轴氦气保护电子束焊接获得了满意的焊接接头。     

氦气保护超低真空电子束焊接束流散射及焊缝形貌分析

为了解决低真空和局部真空电子束焊接时,电子束严重散射而引起的熔深、熔宽降低和焊接过程不稳定的问题,文中研究了加速电压为100 kV,束流为60 mA,真空度在133.32 ~ 1 333.2 Pa变化时的电子束和焊缝形貌的变化规律,并提出了同轴氦气保护的焊接工艺方法. 结果表明,在进行低碳钢材料的焊接时,整个工艺过程稳定,得到了焊缝熔深为30 ~ 40 mm,大深宽比的电子束焊接接头.     

航天用滤网的真空电子束焊焊接工艺研究

介绍了真空电子束焊焊接技术的特点,阐述了航天用滤网的结构特点和材料特性,针对滤网材料的特点,采用了真空电子束焊接方法.文中对影响滤网焊接质量的因素进行了分析,详述了滤网真空电子束焊定位与夹紧工装的设计,探讨了影响滤网真空电子束焊焊接质量的焊接工艺参数.通过试验验证,得出了航天用滤网材料真空电子束焊接的合理焊接工艺参数组合.滤网真空电子束焊接工艺方法已在航天用滤网的焊接中广泛应用,对用于其他领域的折叠式滤网的焊接具有一定的借鉴和指导意义.     

国产低锡Zr-4包壳管的电子束焊接

为了使燃料棒焊接接头具有良好的性能,进行了大量工艺试验,试验表明,适当降低焊接时的能量输入,并使聚集、散集合理搭配,从而减少电子束焊接环缝时合金元素的蒸发,这种真空电子束焊接工艺适合国产低锡Zr-4合金,用该工艺焊接了一万多支国产低锡Zr-4包壳核燃料棒。     

异种材料真空电子束焊接研究现状分析

真空电子束焊接具有高能量密度、束斑直径和位置精确可控,焊接残余应力小,焊缝无污染等优点,因此,电子束焊接在异种材料连接领域的应用成为近年来研究的热点,并取得了大量的研究成果,部分已经在工业生产中得到了应用.由于电子束焊接属于熔化焊接,因此在异种金属连接中也存在冶金过程带来的困难.文中对异种材料的真空电子束焊接的研究现状进行了分析,对不同类型的异种材料接头真空电子束焊接中存在的问题和解决方法进行了总结,并提出了今后异种材料真空电子束焊接的研究重点.     

电子束焊接

电子束焊接是60年代发展起来的新工艺,是一种精度高、质量好、速度快的焊接方法,适于焊接各种高熔点、高合金、高强度材料。目前电子束焊接已达到进行工业生产的水平。特别是中真空和非真空电子束焊接的出现,大大扩展了电子束焊接的应用范围。因此,国外对电子束焊接十分重视,认为是自动化大生产中最有希望的焊接加工方法。     

真空电子束深熔透焊接原理浅析

分析了真空电子束深熔透焊接机理,在电子束焊接能量分配传热模型的基础上,阐明了深熔透焊接的熔池流动行为和熔质密度分布情况,为燃气轮机压气机静叶环真空电子束焊接试验和实际生产提供了强有力的理论依据。     

数值计算模拟工艺参数对电子束焊接残余应力的影响

电子束焊接残余应力的实测需要花费大量成本,因此采用数值模拟其焊接残余应力的大小和分布具有重要意义.利用三维有限元分析程序,建立了TC4钛合金板电子束焊接温度场和残余应力场的有限元分析模型,着重分析了高压和中压两种工艺参数对其接头焊接残余应力的影响.旨在探讨不同工艺参数对电子束焊接过程的影响规律,从而优化工艺,降低成本.计算结果表明,采用中压参数焊接的电子束焊接接头残余应力的峰值比采用高压参数的接头残余应力峰值高;而且其残余应力分布更集中于焊接接头中段.     

真空电子束焊接热源建模及功率密度分析

分析了真空电子束深熔焊接的热源作用形成钉状焊缝的特征,建立了峰值功率递增型旋转高斯体热源,即热源作用半径在深度方向呈高斯规律递减,热源功率密度在深度方向呈指数函数规律递增.利用该热源模型计算了聚焦状态和散焦状态下,真空电子束焊接特殊热效应的功率密度分布.结果表明,热源数学模型得到的功率密度分布规律符合理想状态下的电子束热源作用特征,可用于不同聚焦状态下的真空电子束焊接的热效应数值模拟研究.     

镁合金真空电子束深熔焊接及焊缝成形数值模拟

对10mmAZ61镁合金板材进行了真空电子束深熔焊接数值模拟研究.考虑到焊接过程中高温金属蒸气等离子体的热效应及真空电子束焊接"匙孔"深熔热效应特征,建立了高斯面热源与双椭球体热源复合的移动热源模型,采用数值模拟的方法研究了镁合金真空电子束焊接温度循环特征及不同焊接工艺对焊缝成形的影响.结果表明,建立的复合热源模型能够获得电子束深熔焊接的效果,并可模拟不同焊接工艺下的温度场分布与电子束热源作用下的焊缝成形,这也证明了该模型在AZ61镁合金电子束平板焊接的热效应模拟中有较好的适用性.     

电子束焊机数字化控制系统

以PCI数据采集与运动控制卡为控制核心,设计了一套电子束焊机数字化控制系统。系统通过PCI数据采集卡和运动控制卡实现了采样的模拟量输入、给定的模拟量输出、开关数字量的输入、开关数字量的输出、串口数据的采集以及伺服电机的闭环控制。设计出相应的软件控制系统,使电子束焊机具备了真空操作、焊接操作、运动控制操作、工艺参数管理、焊接实时数据的采集与处理以及日志管理等功能,实现了电子束焊机的数字化控制。在此基础上实现焊接工艺数据库的专家系统及多台电子束焊机的网络化管理。     

AZ61镁合金真空电子束焊接温度场数值模拟

对板厚10 mm AZ61镁合金板材进行了真空电子束焊接数值模拟研究.利用有限元模型以及三维移动双椭球热源模型,采用数值模拟的方法研究了电子束流与焊接过程温度场及焊缝熔深之间的关系.结果表明,建立的模型能够获得电子束深熔型焊接的效果,模拟焊缝成形及焊缝区、热影响区温度场分布与试验焊缝成形及实际电子束焊接特点较为一致,这也证明了该模型在AZ61镁合金电子束平板对焊有限元模拟中有较好的适用性.     

A survey on future research about electron beam welding for aerospace applications

Electron beam welding plays an important role in the aerospace industry where components like sensors,gears,actuators and air frames used in aircraft and rocket engines were welded using this technique.Welding is normally performed in a vacuum to avoid the scatter of electron due to the presence of gas molecules in the atmosphere and hence electron beam welding process provides the greater results.But still joining of dissimilar metals is challenging.This paper represents review of process,generation and distribution of heat source various input parameters,materials,microstructure,mechanical strength and the possibilities of joining dissimilar metals using electron beam welding.     

电子束焊接及局部热处理复合技术的数值分析

电子束焊接及局部热处理复合技术是一种多功能的电子束加工技术.文中以ANSYS有限元分析软件为平台,对2,6和12 mm厚的TC4钛合金平板电子束焊接和局部热处理时的温度场和应力场进行了数值模拟计算,详细分析了局部热处理对不同厚度钛合金平板电子束焊接温度场和残余应力场的影响规律.结果表明,在给定的计算条件下,2 mm厚TC4钛合金平板的电子束局部热处理效果最好,电子束局部热处理后上表面距焊缝中心线4 mm的区域内冷却速度基本一致,纵向残余拉应力最大值由780 MPa降低到560 MPa,减小幅度达到28%.     

真空搅拌摩擦焊机的研制

为了获得性能优异的轻合金(铝、镁合金等)复合板,研制了一台真空搅拌摩擦焊机,有效解决了由于铝镁合金电子束焊接性能差而无法真空制坯的问题。详述了该设备的结构以及工作原理,其相应的组成系统包括机械系统、控制系统、真空系统、冷却系统、气动系统。通过PLC控制真空系统、冷却系统、气动系统来完成抽真空过程,通过CNC控制的伺服驱动系统实现平面以及曲面的焊接,并使用该设备对7050铝合金进行了焊接试验。结果表明,转速为600 r/min,焊接速度为100 mm/min时,焊接接头力学性能以及表面平整度最佳。该设备的研制为深入研究轻合金复合板制备工艺、界面微观组织演变及结合机理提供了必要的工具和手段。 创新点：(1)研制在真空环境下焊接铝、镁等轻合金材料的搅拌摩擦焊机,并获得了7050铝合金的最佳焊接工艺参数。 (2)该设备为轻合金复合板的焊接提供了良好的试验平台。