一種齒輪組件的電子束焊方法與流程
2023-06-09 06:24:11
本發明涉及一種電子束焊接方法，尤其是一種齒輪組件的電子束焊方法，可以保證長徑比大、散熱條件差，焊後變形難以控制的齒輪組件的焊接方法。
背景技術：
齒輪組件是機械系統中常用的傳動部件。隨著機械系統的要求越來越高，對齒輪組件的材料性能、焊接強度和加工精度等方面提出了更高的要求。如某航空發動機上使用的錐齒輪組件的焊接，其材料為14CrMnSiNi2MoA，要求焊接前後的長度收縮量為0.1mm左右，齒端面跳動變化量為0.015mm,齒輪軸的跳動變化量控制在0.03mm。由於該錐齒輪組件的特點是直徑小(僅為φ36mm)，長徑比較大(約為7)，這種結構不利於焊接過程散熱，容易導致熱輸入量過大，零件產生嚴重變形，跳動量超差，焊後機加無法保證。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種齒輪組件的真空電子束焊接方法，該方法可以有效控制零件焊後變形，以保證焊後的機加要求。
本發明的具體技術方案為：
1.使用超聲波清洗齒輪組件的各部件，去除表面油汙；
2.將齒輪和軸進行裝配，裝配後焊縫處間隙≤0.02mm；
3.採用電子束焊對焊縫進行整圈定位焊，定位焊工藝參數為：
加速電壓：140KV
定位焊束流：2.0mA～5.0mA
聚焦束流：1900mA～2100mA
焊接速度：8mm/s～20mm/s
工件距焊槍距離：500mm～800mm
4.採用真空電子束進行焊接，焊接參數為：
加速電壓：140KV
焊接束流：15mA～30mA
聚焦束流：1900mA～2100mA
焊接速度：8mm/s～20mm/s
電子束起弧/收弧覆蓋角度：5°～30°
工件距焊槍距離：500mm～800mm
5.焊後進行常規的去應力熱處理,熱處理溫度為(130±10)℃，保溫時間為(4～5)h，目的是消除焊接應力；
6.對焊縫區進行X光探傷檢驗，整個焊縫內部不允許有裂紋、未焊透、未熔合的情況；
7.最終檢驗，對齒輪組件進行焊後長度和跳動量檢測。
本發明的技術關鍵是改變傳統的工藝參數調節方法，從定位焊和束流覆蓋角度入手，將電子束焊點對稱定位改為小束流整圈定位焊，同時採用縮小起弧/收弧覆蓋角度的方法，保證焊縫內部質量的同時，減小熱輸入量，顯著降低了齒輪組件的焊後變形，徹底解決了焊後變形影響後續機加的技術難題。焊後齒端面跳動變化量由0.12mm降低到0.01mm，齒輪軸跳動變化量由0.04mm降低到0.01mm。零件加工合格率提高到98％以上。
具體實施方式
一種齒輪組件的真空電子束焊接方法，所述的方法包括以下步驟：
1.使用超聲波清洗齒輪組件的各部件，去除表面油汙；
2.將齒輪和軸進行裝配，裝配後焊縫處間隙≤0.02mm；
3.採用電子束焊對焊縫進行整圈定位焊，定位焊工藝參數為：
加速電壓：140KV
定位焊束流：2.0mA～5.0mA
聚焦束流：1900mA～2100mA
焊接速度：8mm/s～20mm/s
工件距焊槍距離：500mm～800mm
4.採用真空電子束進行焊接，焊接參數為：
加速電壓：140KV
焊接束流：15mA～30mA
聚焦束流：1900mA～2100mA
焊接速度：8mm/s～20mm/s
電子束起弧/收弧覆蓋角度：5°～30°
工件距焊槍距離：500mm～800mm
5.焊後進行常規的去應力熱處理,熱處理溫度為(130±10)℃，保溫時間為(4～5)h，目的是消除焊接應力；
6.對焊縫區進行X光探傷檢驗，整個焊縫內部不允許有裂紋、未焊透、未熔合的情況。
7.最終檢驗，對齒輪組件進行焊後長度和跳動量檢測。
實施例
某航空發動機中心傳動從動錐齒輪組件，材料為14CrMnSiNi2MoA。要求焊後齒輪長度收縮量控制在0.1mm左右，齒端面和齒輪軸的焊後跳動變化量分別控制在0.015mm和0.03mm，並保證焊縫內部質量，其具體步驟如下：
1.超聲波清洗齒輪組件，去除表面油汙；
2.將齒輪和軸進行裝配，裝配後焊縫處間隙為0.01mm；
3.採用電子束焊對焊縫進行整圈定位焊，定位焊工藝參數為：
加速電壓：140KV
定位焊束流：4.0mA
聚焦束流：1946mA
焊接速度：12mm/s
工件距焊槍距離：679mm
4.採用真空電子束進行焊接，焊接參數為：
加速電壓：140KV
焊接束流：22mA
聚焦束流：1946mA
焊接速度：12mm/s
電子束起弧/收弧覆蓋角度：15°
工件距焊槍距離：679mm
5.焊後進行常規的去應力熱處理，熱處理溫度為135℃，保溫時間為4.5h，目的是消除焊接應力；
6.對焊縫區進行X光探傷檢驗，整個焊縫內部無裂紋、未焊透、未熔合的情況；
7.最終檢驗，對齒輪組件進行焊後的跳動量檢測：長度收縮量為0.08mm，齒端面跳動變化量為0.01mm，齒輪軸跳動變化量為0.01mm，結論，合格。