CVE焊接機技師培訓

1、CVE電子束焊接機技師培訓Turbo China Operation NingboDana SunManufacturing Engineering2014-8-22Copyright 2014 BorgWarner Inc.2目錄焊接機基焊接機基本構造本構造常見設備故障常見設備故障排除及保養(yǎng)排除及保養(yǎng)電子束焊電子束焊接簡介接簡介電子束基礎知識電子束基礎知識電子束焊接電子束焊接原理原理毛坯的選擇毛坯的選擇焊接外觀檢測標準及缺陷分析焊接外觀檢測標準及缺陷分析焊接金相標準及缺陷分析焊接金相標準及缺陷分析焊接力學測試標準及缺陷分析焊接力學測試標準及缺陷分析焊接光學測量標準及缺陷分析焊接光學測量標準及

2、缺陷分析電子槍基本構造電子槍基本構造真空工作室基本構造真空工作室基本構造焊接標準及焊接標準及缺陷分析缺陷分析常見設備故障及排除方案常見設備故障及排除方案設備日常保養(yǎng)及注意事項設備日常保養(yǎng)及注意事項Copyright 2014 BorgWarner Inc.3電子束基礎知識電子束基礎知識Copyright 2014 BorgWarner Inc.4什么是電子束在凝聚態(tài)（固態(tài)或液態(tài)）的各在凝聚態(tài)（固態(tài)或液態(tài)）的各類物質表面附近，表面電子由類物質表面附近，表面電子由于受一定的力場作用，不能脫于受一定的力場作用，不能脫離固體表面，或者說，存在一離固體表面，或者說，存在一個表面勢壘約束電子個表面勢壘約束

3、電子當固體（陰極）受熱時，當固體（陰極）受熱時，其內部的電子體系溫度升其內部的電子體系溫度升高后，有一部分電子就會高后，有一部分電子就會克服表面勢壘逃逸克服表面勢壘逃逸施加外加電場后施加外加電場后，逃逸出，逃逸出的電子會的電子會在槍內形成電子在槍內形成電子束束逸出逸出受約束的電受約束的電子子成為電子束成為電子束 定義：帶負電荷的粒子束Copyright 2014 BorgWarner Inc.5電子束物理現(xiàn)象電子束在外加磁場中的運動 屬于幾何電子光學范疇，主要研究電子的質點動力學問題，存在聚焦、成像、偏轉及色散等現(xiàn)象電子束的不穩(wěn)定及輻射現(xiàn)象 作為大量帶電粒子運動系統(tǒng)，電子束具有固定的振動及波動

4、現(xiàn)象，并在一定條件下發(fā)生自發(fā)的電磁輻射 由于無法避免，所以只能防護Copyright 2014 BorgWarner Inc.6電子束焊接原理電子束焊接原理Copyright 2014 BorgWarner Inc.7什么是電子束焊接1. 高高能量的電子束，束流直能量的電子束，束流直徑小，可形成深而窄的穿透焊徑小，可形成深而窄的穿透焊縫縫2. 高度聚焦的電子束流，所需輸高度聚焦的電子束流，所需輸入能量低，但功率密度極高，因此入能量低，但功率密度極高，因此加熱集中，熱效率高，可焊接一般加熱集中，熱效率高，可焊接一般焊接方法難操作的特種難溶金屬、焊接方法難操作的特種難溶金屬、熱敏性高的金屬及異種金

5、屬材料熱敏性高的金屬及異種金屬材料3. 參數(shù)參數(shù)被精確控制，重復性被精確控制，重復性及穩(wěn)定性好，因此焊接處產品及穩(wěn)定性好，因此焊接處產品質量高質量高4. 因為因為是在真空下焊接的，排除是在真空下焊接的，排除了大氣中的有害氣體（氫和氧）對了大氣中的有害氣體（氫和氧）對融化金屬的影響，提高焊接的純凈融化金屬的影響，提高焊接的純凈度度5. 焊接焊接過程中，能量可調節(jié)過程中，能量可調節(jié)，焊接材料厚度可從，焊接材料厚度可從0.05至至300mm，因此不用開坡口，一，因此不用開坡口，一次焊接成功次焊接成功6. 焊接速度快，工件的熱變形小焊接速度快，工件的熱變形小，熱影響區(qū)窄，熱影響區(qū)窄 定義：極致密的電子

6、束流打到被焊金屬的焊縫上，大部分動能轉化為熱能，使其加熱，融化金屬形成焊縫實現(xiàn)焊接Copyright 2014 BorgWarner Inc.81. 結構復雜，控制精度高結構復雜，控制精度高，因此成本高，不易推廣，因此成本高，不易推廣2. 由于電子束焊接焊斑小，由于電子束焊接焊斑小，因此焊縫對準稍有偏差就會偏因此焊縫對準稍有偏差就會偏離焊接區(qū)域離焊接區(qū)域3. 焊接件的尺寸受真空室焊接件的尺寸受真空室大小的限制，且每次安裝焊大小的限制，且每次安裝焊接件都需重新抽真空，影響接件都需重新抽真空，影響焊接效率焊接效率4. 焊接電子束受磁場干擾，焊接電子束受磁場干擾，因此所選取的工裝不能使用磁因此所選取

7、的工裝不能使用磁性材料性材料Copyright 2014 BorgWarner Inc.9電子束焊接的應用適用于焊接難適用于焊接難熔金屬、活潑熔金屬、活潑金屬和高純度金屬和高純度金屬金屬適用普通焊適用普通焊接方法無法接方法無法焊接的異種焊接的異種金屬材料金屬材料.可焊接經(jīng)淬可焊接經(jīng)淬火或加工硬火或加工硬化過的金屬化過的金屬材料材料.A C B 由于焊接熱由于焊接熱影響區(qū)小，影響區(qū)小，可焊接緊靠可焊接緊靠熱敏感性材熱敏感性材料的零件料的零件.D 可對已經(jīng)精加可對已經(jīng)精加工到最后的零工到最后的零件進行焊接件進行焊接E 由于電子束由于電子束可射出行程可射出行程大，可對其大，可對其他焊接方法他焊接方法

8、無法焊接到無法焊接到的部位進行的部位進行焊接焊接高速旋轉焊高速旋轉焊接，故非真接，故非真空要求的焊空要求的焊接機焊接效接機焊接效率高率高G F Copyright 2014 BorgWarner Inc.10電子槍基本構造電子槍基本構造Copyright 2014 BorgWarner Inc.11電子束焊接機分類 電子束焊接機分為3種： 高真空電子束焊機 工作室工作壓力可保持在1.33E10-11.33E10-4Pa范圍內，電子槍及真空室可共用或單獨抽真空，加速電壓一般為15175KV，工作距離大，穿透力強，焊接成分純凈，適用范圍廣 低真空電子束焊機 工作室壓力可保持在13.31,33Pa，

9、電子槍為1.33E10-3，電子束從電子槍進入工作室時由氣阻引出，各用一套獨立真空機組，加速電壓一般為40KV150KV，電子束有一定的散射，故穿透力及工作距離縮短，但是抽真空周期短 非真空電子束焊機 可在正常大氣壓下生產，電子束引出需要有專用引出裝置，工件需要惰性氣體保護焊接，加速電壓一般為150KV175KV，為減少散熱，焊接距離一般為10mm，一般用來焊接大型零件，如導彈殼體等Copyright 2014 BorgWarner Inc.12電子槍基本構造陽極及偏壓監(jiān)控陽極及偏壓監(jiān)控Copyright 2014 BorgWarner Inc.13電子束正常工作的前提正常工作正常工作的前提的

10、前提高壓高壓合軸合軸真空真空燈絲燈絲電子槍真空度保證在電子槍真空度保證在10E-5mBar因為真空度的要求，所以同時保證了因為真空度的要求，所以同時保證了 密封件有效工作密封件有效工作高壓必須保證為高壓必須保證為60KV，低于低于60KV會對會對電子束的發(fā)射電子束的發(fā)射行程行程 及穿透力及穿透力造成影響造成影響連續(xù)升高壓連續(xù)升高壓4次沒有成功，需要聯(lián)次沒有成功，需要聯(lián)系工程師檢查高壓系統(tǒng)系工程師檢查高壓系統(tǒng)燈絲不破損燈絲不破損燈絲安裝高度直接影響焊接產品質量燈絲安裝高度直接影響焊接產品質量保證陽極帶電量小于保證陽極帶電量小于7uA保證電子束運行通道對心，避免因為保證電子束運行通道對心，避免因為

11、不對心導致能量衰減不對心導致能量衰減陽極在非必要條件下不允許拆卸陽極在非必要條件下不允許拆卸Copyright 2014 BorgWarner Inc.14真空不良密封件判斷 電子槍以電子槍以V5閥分電閥分電子槍及真空工作室兩子槍及真空工作室兩部分：部分：1、單抽電子槍真空不成、單抽電子槍真空不成功，同時抽工作室真空電功，同時抽工作室真空電子槍真空不成功，則為真子槍真空不成功，則為真空室一側密封有問題空室一側密封有問題2、反之，則、反之，則V5閥密封有閥密封有問題問題3、電子槍真空、電子槍真空OK，單抽，單抽真空工作室真空不成功，真空工作室真空不成功，則為工作室密封有問題則為工作室密封有問題V

12、5閥閥Copyright 2014 BorgWarner Inc.15燈絲安裝高度對焊接的影響燈絲安裝基座、表面燈絲安裝基座、表面壓頭及高度檢具需保壓頭及高度檢具需保證無異物、油污，壓證無異物、油污，壓頭需要壓到底頭需要壓到底Copyright 2014 BorgWarner Inc.16合軸第一步第一步第二步第二步第三步第三步Copyright 2014 BorgWarner Inc.17真空工作室基本構造真空工作室基本構造Copyright 2014 BorgWarner Inc.18上頂頭下壓下壓氣孔氣孔上升上升氣孔氣孔零件上壓頭零件上壓頭及彈簧夾頭及彈簧夾頭壓頭壓頭Copyright

13、2014 BorgWarner Inc.19夾具本體以零件外圓以零件外圓定位，抱緊定位，抱緊輪子輪子以軸安裝浮以軸安裝浮動軸承軸頸動軸承軸頸及端面軸承及端面軸承端面定位端面定位Copyright 2014 BorgWarner Inc.20夾具本體安裝精度彈簧夾頭安裝精彈簧夾頭安裝精度要求度要求軸適配器安裝精軸適配器安裝精度要求度要求Copyright 2014 BorgWarner Inc.21傳動機構導向桿及軸導向桿及軸承必須保持承必須保持清潔，定期清潔，定期更換油脂更換油脂限位傳感限位傳感器器齒輪齒間保證無齒輪齒間保證無異物，傳動有異異物，傳動有異常，需在保證此常，需在保證此機構鎖定的前

14、提機構鎖定的前提下檢查下檢查Copyright 2014 BorgWarner Inc.22側邊安全門側側邊安全門連接工作室，在需要維護頂頭或檢查工件邊安全門連接工作室，在需要維護頂頭或檢查工件旋轉時務必將右圖旋轉時務必將右圖“AUTO PUMP”關閉關閉Copyright 2014 BorgWarner Inc.23毛坯的選擇毛坯的選擇Copyright 2014 BorgWarner Inc.24什么樣的輪子是好的輪子BW標準中有規(guī)定毛標準中有規(guī)定毛坯的外觀要求，如坯的外觀要求，如右圖，除此之外，右圖，除此之外，我們還要檢查：我們還要檢查：1、毛坯焊接面是否平整、毛坯焊接面是否平整，是否有

15、毛刺，是否有毛刺2、外觀、外觀干燥、清潔，干燥、清潔，3、葉片上是否有多料且、葉片上是否有多料且超出超出1mm4、跳動檢測面是否有多、跳動檢測面是否有多料或不平整料或不平整5、零件外觀是否有異常、零件外觀是否有異常顏色顏色6、焊接面與跳動檢測面、焊接面與跳動檢測面距離是否在公差范圍內距離是否在公差范圍內Copyright 2014 BorgWarner Inc.25什么樣的軸是好的軸焊接面禁止生銹、毛糙、異物殘焊接面禁止生銹、毛糙、異物殘留或留或磕碰，無水漬，外觀干燥、磕碰，無水漬，外觀干燥、清潔，無殘留清潔，無殘留306清洗液清洗液軸上禁止生銹、磕碰、劃傷及其他異軸上禁止生銹、磕碰、劃傷及其

16、他異物殘留物殘留螺紋禁止磕碰、生銹螺紋禁止磕碰、生銹Copyright 2014 BorgWarner Inc.26毛坯對焊接的影響毛坯的毛坯的影響影響焊接面應盡量貼焊接面應盡量貼合，否則易造成合，否則易造成焊縫焊縫偏移偏移焊接面需保持清潔焊接面需保持清潔，否則易形成焊接，否則易形成焊接缺陷，且焊渣會較缺陷，且焊渣會較多，真空降低多，真空降低焊接面不可太毛糙焊接面不可太毛糙，否則會造成氣體，否則會造成氣體無法逃逸，形成氣無法逃逸，形成氣孔等缺陷孔等缺陷Copyright 2014 BorgWarner Inc.27焊接外觀檢測標準及缺陷分析焊接外觀檢測標準及缺陷分析Copyright 2014

17、 BorgWarner Inc.28外觀檢測標準形成原因形成原因檢查項目檢查項目旋轉阻礙1、頂頭旋轉是否有阻礙2、夾具體軸承或皮帶是否異常3、傳動機構是否正常傳動1、焊接位置異常2、工件未驅動1、檢查焊接位置是否設置正確2、檢查上一步操作是否有異常，沒有驅動工件3、檢查聯(lián)動機構是否異常1、焊接面不清潔2、材料異常1、檢查焊接面是否光整，是否清潔2、聯(lián)系工程師判斷1、軸表面不清潔2、焊接電流過大3、真空度不夠4、工裝異常1、重新清洗軸，保證使用干凈清洗液，手不要接觸此位置2、檢查電流大原因3、檢查真空4、更換不同結構工裝Copyright 2014 BorgWarner Inc.29外觀檢測標準

18、焊接面不清潔1、檢查焊接面是否光整，是否清潔1、只執(zhí)行了預焊接2、焊接異常1、檢查上一步焊接操作是否異常2、檢查是否程序未完全運行3、檢查燈絲是否突然爆掉有磁性1、檢查毛坯是否有磁性2、檢查工裝是否有磁性Copyright 2014 BorgWarner Inc.30焊接金相標準及缺陷分析焊接金相標準及缺陷分析Copyright 2014 BorgWarner Inc.31正確的焊接熔深及材料分析輪子材料：輪子材料：K418 奧氏體（奧氏體（相相+）+碳化物（碳化物（MC）熔接區(qū)：熔接區(qū)：K418與與42CrMo混混合材料，合材料，相減少，相減少，MC基本基本消失，故硬度低于母材消失，故硬度低

19、于母材熱影響區(qū)：材料為馬氏體材料熱影響區(qū)：材料為馬氏體材料，硬度顯著升高，是迅速冷卻，硬度顯著升高，是迅速冷卻后得到的亞穩(wěn)定相，應力大，后得到的亞穩(wěn)定相，應力大，是零件變形及開裂的主要原因是零件變形及開裂的主要原因軸材料：軸材料：42CrMo，中碳鋼，中碳鋼Copyright 2014 BorgWarner Inc.32硬度曲線最大硬度不可超過最大硬度不可超過800HV超過此數(shù)值，需檢查超過此數(shù)值，需檢查是否冷卻時間過快及是否冷卻時間過快及是否需要回火是否需要回火Copyright 2014 BorgWarner Inc.33焊接熔深焊接位置過高焊接位置過高焊接位置過低焊接位置過低焊接熔深太多

20、焊接熔深太多焊接熔深太少焊接熔深太少需要抬高工件需要抬高工件需要降低工件需要降低工件需要減少電流需要減少電流，當降低電流，當降低電流會導致長度超會導致長度超上差時，使用上差時，使用散焦，不改變散焦，不改變焊接電流焊接電流需要增加電流需要增加電流，當增加電流，當增加電流會導致長度低會導致長度低下差時，檢查下差時，檢查焦點是否可更焦點是否可更集中，或毛坯集中，或毛坯Copyright 2014 BorgWarner Inc.34裂紋微裂紋不允許超過微裂紋不允許超過1mm2超過此值需檢查冷卻速度超過此值需檢查冷卻速度Copyright 2014 BorgWarner Inc.35孔洞超過一定尺寸，不

21、允許超過一定尺寸，不允許超過一定尺寸，不允許超過一定尺寸，不允許允許允許孔洞分兩種：氣孔及真空孔孔洞分兩種：氣孔及真空孔氣孔形成主要因為：焊接時熔池中氣體來不及逸氣孔形成主要因為：焊接時熔池中氣體來不及逸出出真空孔：易形成在尖端，是材料在根部未焊透導真空孔：易形成在尖端，是材料在根部未焊透導致致解決辦法解決辦法：保持零件焊接面清潔，比：保持零件焊接面清潔，比較嚴重時可適當減小電流上升速度較嚴重時可適當減小電流上升速度Copyright 2014 BorgWarner Inc.36焊接力學測試標準及缺陷分析焊接力學測試標準及缺陷分析Copyright 2014 BorgWarner Inc.37

22、拉伸焊接后焊接接頭抗拉強度要求大于母體材料，故抗拉焊接后焊接接頭抗拉強度要求大于母體材料，故抗拉強度要求大于強度要求大于760MPa抗拉強度不夠原因：抗拉強度不夠原因：焊接區(qū)域材料沒有熔進去，或者雖然熔焊接區(qū)域材料沒有熔進去，或者雖然熔進去了但是有大面積的孔洞等缺陷，此時應檢查產生缺陷的原進去了但是有大面積的孔洞等缺陷，此時應檢查產生缺陷的原因或保證熔接深度因或保證熔接深度Copyright 2014 BorgWarner Inc.38扭矩扭矩的獲得：扭矩的獲得：扭矩不夠扭矩不夠原因：原因：焊接區(qū)域材料沒有熔進去，或者雖然熔焊接區(qū)域材料沒有熔進去，或者雖然熔進去了但是有大面積的孔洞等缺陷，此時

23、應檢查產生缺進去了但是有大面積的孔洞等缺陷，此時應檢查產生缺陷的原因或保證熔接深度陷的原因或保證熔接深度Copyright 2014 BorgWarner Inc.39焊接光學測量標準及缺陷分析焊接光學測量標準及缺陷分析Copyright 2014 BorgWarner Inc.40焊接長度焊接長度超上差原因：焊接長度超上差原因： 輪子或軸焊接高度低高輪子或軸焊接高度低高 （更改毛坯更改毛坯尺寸）尺寸） 縮短縮短量小量?。煽胤秶鷥仍黾雍附与娏鲝亩哟罂s短可控范圍內增加焊接電流從而加大縮短量）量）焊接長度超下差原因：焊接長度超下差原因： 輪子或軸焊接高度低輪子或軸焊接高度低 （更改毛坯尺寸更改

24、毛坯尺寸 ） 縮短量偏縮短量偏大大（降低焊接電流從而減小縮短量降低焊接電流從而減小縮短量 ） 測量誤差測量誤差（檢查測量檢查測量程序）程序）Copyright 2014 BorgWarner Inc.41端面跳動端面跳動超差原因：端面跳動超差原因： 毛坯端跳或平面度超差毛坯端跳或平面度超差（檢查毛坯圖紙中規(guī)定的尺寸）（檢查毛坯圖紙中規(guī)定的尺寸） 端面定位異常端面定位異常 （檢查頂頭有無磨損，檢查軸端面定位片有無磨損）（檢查頂頭有無磨損，檢查軸端面定位片有無磨損） 變形量過大變形量過大（檢查使用焊接電流是否過大，檢查使用預焊接到焊接電流（檢查使用焊接電流是否過大，檢查使用預焊接到焊接電流過渡是否相差太大）過渡是否相差太大） 變形量不均勻變形量不均勻（檢查零件及工裝是否有磁性，檢查燈絲是否有異常）（檢查零件及工裝是否有磁性，檢查燈絲是否有異常） 夾具基體端面跳動異常（夾具基體端面跳動異常（檢查夾具基