本发明涉及一种电子束焊接方法,尤其是一种齿轮组件的电子束焊方法,可以保证长径比大、散热条件差,焊后变形难以控制的齿轮组件的焊接方法。
背景技术:
齿轮组件是机械系统中常用的传动部件。随着机械系统的要求越来越高,对齿轮组件的材料性能、焊接强度和加工精度等方面提出了更高的要求。如某航空发动机上使用的锥齿轮组件的焊接,其材料为14CrMnSiNi2MoA,要求焊接前后的长度收缩量为0.1mm左右,齿端面跳动变化量为0.015mm,齿轮轴的跳动变化量控制在0.03mm。由于该锥齿轮组件的特点是直径小(仅为φ36mm),长径比较大(约为7),这种结构不利于焊接过程散热,容易导致热输入量过大,零件产生严重变形,跳动量超差,焊后机加无法保证。
技术实现要素:
本发明的目的是提供一种齿轮组件的真空电子束焊接方法,该方法可以有效控制零件焊后变形,以保证焊后的机加要求。
本发明的具体技术方案为:
1.使用超声波清洗齿轮组件的各部件,去除表面油污;
2.将齿轮和轴进行装配,装配后焊缝处间隙≤0.02mm;
3.采用电子束焊对焊缝进行整圈定位焊,定位焊工艺参数为:
加速电压:140KV
定位焊束流:2.0mA~5.0mA
聚焦束流:1900mA~2100mA
焊接速度:8mm/s~20mm/s
工件距焊枪距离:500mm~800mm
4.采用真空电子束进行焊接,焊接参数为:
加速电压:140KV
焊接束流:15mA~30mA
聚焦束流:1900mA~2100mA
焊接速度:8mm/s~20mm/s
电子束起弧/收弧覆盖角度:5°~30°
工件距焊枪距离:500mm~800mm
5.焊后进行常规的去应力热处理,热处理温度为(130±10)℃,保温时间为(4~5)h,目的是消除焊接应力;
6.对焊缝区进行X光探伤检验,整个焊缝内部不允许有裂纹、未焊透、未熔合的情况;
7.最终检验,对齿轮组件进行焊后长度和跳动量检测。
本发明的技术关键是改变传统的工艺参数调节方法,从定位焊和束流覆盖角度入手,将电子束焊点对称定位改为小束流整圈定位焊,同时采用缩小起弧/收弧覆盖角度的方法,保证焊缝内部质量的同时,减小热输入量,显著降低了齿轮组件的焊后变形,彻底解决了焊后变形影响后续机加的技术难题。焊后齿端面跳动变化量由0.12mm降低到0.01mm,齿轮轴跳动变化量由0.04mm降低到0.01mm。零件加工合格率提高到98%以上。
具体实施方式
一种齿轮组件的真空电子束焊接方法,所述的方法包括以下步骤:
1.使用超声波清洗齿轮组件的各部件,去除表面油污;
2.将齿轮和轴进行装配,装配后焊缝处间隙≤0.02mm;
3.采用电子束焊对焊缝进行整圈定位焊,定位焊工艺参数为:
加速电压:140KV
定位焊束流:2.0mA~5.0mA
聚焦束流:1900mA~2100mA
焊接速度:8mm/s~20mm/s
工件距焊枪距离:500mm~800mm
4.采用真空电子束进行焊接,焊接参数为:
加速电压:140KV
焊接束流:15mA~30mA
聚焦束流:1900mA~2100mA
焊接速度:8mm/s~20mm/s
电子束起弧/收弧覆盖角度:5°~30°
工件距焊枪距离:500mm~800mm
5.焊后进行常规的去应力热处理,热处理温度为(130±10)℃,保温时间为(4~5)h,目的是消除焊接应力;
6.对焊缝区进行X光探伤检验,整个焊缝内部不允许有裂纹、未焊透、未熔合的情况。
7.最终检验,对齿轮组件进行焊后长度和跳动量检测。
实施例
某航空发动机中心传动从动锥齿轮组件,材料为14CrMnSiNi2MoA。要求焊后齿轮长度收缩量控制在0.1mm左右,齿端面和齿轮轴的焊后跳动变化量分别控制在0.015mm和0.03mm,并保证焊缝内部质量,其具体步骤如下:
1.超声波清洗齿轮组件,去除表面油污;
2.将齿轮和轴进行装配,装配后焊缝处间隙为0.01mm;
3.采用电子束焊对焊缝进行整圈定位焊,定位焊工艺参数为:
加速电压:140KV
定位焊束流:4.0mA
聚焦束流:1946mA
焊接速度:12mm/s
工件距焊枪距离:679mm
4.采用真空电子束进行焊接,焊接参数为:
加速电压:140KV
焊接束流:22mA
聚焦束流:1946mA
焊接速度:12mm/s
电子束起弧/收弧覆盖角度:15°
工件距焊枪距离:679mm
5.焊后进行常规的去应力热处理,热处理温度为135℃,保温时间为4.5h,目的是消除焊接应力;
6.对焊缝区进行X光探伤检验,整个焊缝内部无裂纹、未焊透、未熔合的情况;
7.最终检验,对齿轮组件进行焊后的跳动量检测:长度收缩量为0.08mm,齿端面跳动变化量为0.01mm,齿轮轴跳动变化量为0.01mm,结论,合格。