Method of temperature rising velocity and threshold control of electron beam brazing

In order to accommodate electron beam to the brazing of the joints with various curve shapes and the brazing of thermo sensitive materials, the method of electron beam scanning and brazing temperature control was developed, in which electron beam was controlled to scan according to predefined scanning track, and the actual temperature rising velocity of the brazed seam was lim- ited in an allowed scope by detecting the brazed seam temperature, calculating the temperature rising velocity and adjusting the beam current during the brazing process; in addition, through the setting of the highest allowed temperature, the actual temperature of the brazed seam could be controlled not exceeding the threshold set value, and these two methods could be employed alone or jointly. It is shown that high precision temperature control in electron beam brazing could be realized and the productivity be increased by the proposed method.

电子束扫描控制系统

设计了一个可编程电子束扫描控制系统 ,能够使电子束受控的偏摆产生任何图形。该系统的控制软件能够计算、控制电子束偏摆获得所要的波形 ,这些波形是由若干独立的数据点构成。使用该系统 ,温度梯度可以很精确地调整 ,且误差比较小。该系统可以很容易地应用于原有的电子束加工设备上 ,适用于电子束硬化、重熔、钎焊和表面改性处理。

扫描电子束钎焊温度场数值分析

根据不锈钢毛细管板结构的钎焊特点,建立了扫描电子束钎焊温度场三维有限元分析模型。有限元计算结果与试验结果一致,证明所建立的温度场模型是合理的。利用该模型预测了束斑直径、扫描半径和束流三个工艺参数对扫描电子束钎焊温度场的影响。结果表明:大束斑直径、大扫描半径和小束流的扫描方式可以获得钎焊所需的局部均匀的温度场。利用有限元分析得到的优化工艺参数对毛细管板结构件进行了扫描电子束钎焊试验,获得了良好的钎焊接头。

基于可编程控制的扫描电子束加工技术

在通用真空电子束焊机的基础上配置两对电子束偏转线圈、工控机多功能数据采集卡、功率放大器、可编程控制器以及虚拟仪器软件LabVIEW等,构建一个电子束扫描控制系统。利用该系统可对电子束扫描轨迹、扫描频率以及加热区域电子束能量密度的分配进行离线编辑和在线调节。使用该系统进行了不锈钢毛细管板结构的钎焊试验,钎焊接头质量满足结构技术规范。对铌钛异种合金采用不对称热输入的扫描加热方式进行焊接,获得了铌、钛熔化量相当,焊缝形状对称的焊接接头。对于不能直接焊接的异种金属(如Re-Ti),可使用该系统的扫描加热技术,通过粉末冶炼制备中间过渡层。

四毛细管-板结构件扫描电子束钎焊

开发了一个基于虚拟仪器的扫描电子束钎焊系统,采用四叶形扫描轨迹对四毛细管-板结构件进行钎焊,升温速度采用PID控制方法。结果表明:扫描电子束钎焊中最高温度为1 050℃时,钎焊接头质量满足结构技术规范,此情况下钎焊接头平均升温速度为25℃/s,高温停留时间为10 s,温度控制精度为±1℃,避免了薄壁毛细管出现溶蚀、熔穿和堵塞等缺陷。

电子束钎焊温度场PID控制系统

为了将电子束应用于精密构件及热敏感性材料钎焊,以适应复杂形状曲线钎焊缝的要求,采用电子束扫描轨迹编辑及在线调节、钎焊温度实时采集及PID控制器构建真空电子束钎焊温度闭环控制系统.研究表明:本控制方法可实现在焊接过程中电子束按设定轨迹对工件进行扫描加热的同时,对被加热工件温度进行在线检测及实时调节.采用电子束扫描轨迹编辑及在线调节可以适应各种形状曲线钎焊缝、特殊材料及热敏感性材料的钎焊要求;只要适当选取PID参数,采用PID控制器可以对钎焊温度进行有效控制.该方法提高了电子束钎焊温度控制的精确性和适应性,有利于钎焊质量的提高.

基于虚拟仪器的真空电子束钎焊系统

建立了一套基于虚拟仪器的真空电子束钎焊系统。利用该系统可对电子束扫描轨迹、扫描方式、能量配比等进行离线编辑和在线调节,实现复杂结构真空电子束钎焊及其焊接过程的全自动闭环控制。

毛细管板结构电子束钎焊温度场研究

用电子束扫描加热的方法对具有毛细管板接头的不锈钢结构件进行钎焊是非常有效的。本文通过有限元分析的方法讨论了不同电子束扫描轨迹对钎焊温度场的影响;通过工艺试验结果与模拟结果的比较,证明了二者具有较好的一致性。