[发明专利]一种环形焊缝的真空预热电子束焊接用冷却装置及方法

说明书

本发明涉及一种环形焊缝的真空预热电子束焊接用冷却装置及方法，所述冷却装置包括水冷盘、管路、自动收缩器和导向结构，其中，所述水冷盘紧密贴合置于真空预热电子束焊接系统的转台上方，待焊工件置于转台和水冷盘上，随着转台正向或反向旋转，管路能够沿着导向凹槽缠绕在导向结构上或收卷在自动收缩器上，解决了在真空电子束焊机内长时间加热造成的高温设备损坏的难题，保证了预热焊接过程中设备的稳定运行，从而实现稳定可靠的真空预热电子束焊接。

技术领域

本发明属于金属材料焊接领域，具体涉及一种环形焊缝的真空预热电子束焊接用冷却装置及方法。

背景技术

真空预热电子束焊接是一种新的焊接方法，将真空预热和电子束焊接技术相结合，能够有效提高特种材料焊接性，同时改善焊缝性能，真空电子束焊机为常温下工作，真空预热会造成大量的热辐射或热传导至电子束焊机内部，造成设备损坏，目前国内外尚无开展真空预热电子束焊接技术研发的相关报道，同时缺少相关冷却技术研发。

某环形构件焊缝因材料特殊，其环形焊缝需要进行真空预热电子束焊接，即在电子束焊机内进行真空预热至高温后再进行焊接，然而长时间高温会对电子束焊机造成损坏，特别是环形焊缝需要通过转台驱动，真空条件下热辐射和传导直接将热量传递给转台，造成转台温度过高而损坏，因此需要对电子束焊机内关键部件进行冷却，防止转台温度过高而损坏，急需一种技术解决该类环形焊缝预热电子束焊接产生的高温问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种环形焊缝的真空预热电子束焊接用冷却装置及方法，用于环形焊缝真空环境下预热电子束焊接的冷却，采用本发明能够有效解决预热电子束焊接中的散热问题，实现转台的冷却降温，避免长时间高温造成设备损坏，且自动收缩器能够将水冷管路自动缠绕在转台上，解决了焊接过程中管路绕转问题，同时该水冷系统能够提高工件冷却速率，缩短生产周期。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种环形焊缝的真空预热电子束焊接用冷却装置，所述冷却装置包括水冷盘、管路、自动收缩器和导向结构，其中，所述水冷盘紧密贴合置于真空预热电子束焊接系统的转台上方，待焊工件置于转台和水冷盘上，所述水冷盘由双层不锈钢板加工流道后通过焊接方式密封连接而成，所述流道采用回转形式均匀对称分布在水冷盘内部，并在一端形成入水口和出水口；所述导向结构固定在转台外周且表面设有环绕转台方向的导向凹槽，自动收缩器对应入水管路和出水管路设为两个，并排设置在转台一侧的基座上，管路从水冷盘入水口和出水口引出沿同一方向绕过导向结构上的导向凹槽后缠绕在各自的自动收缩器上，自动收缩器是能够绕自身中心旋转的可伸缩收卷机构，能够将多余管路自动收卷在其转盘上，内部设有弹簧，起到预紧力作用，防止管路在旋转过程中脱离导向结构，同时能够实现管路自动伸缩功能，管路自由端从自动收缩器上方中心引出，接外部水冷设备，管路内通冷却水实现水冷盘的冷却，随着转台正向或反向旋转，管路能够沿着导向凹槽缠绕在导向结构上或收卷在自动收缩器上。

进一步地，所述自动收缩器上缠绕的管路长度需满足焊接过程中转台旋转一周半所需的管路长度。

进一步地，所述水冷盘上流道的具体形状为，以水冷盘直径为分界，在一边的半圆内以扇形蛇形回旋，径向间距相同，回旋到靠近圆心位置时，以对称方式在另一边的半圆内以同样方式进行扇形蛇形回旋，并在在流道起始位置设置入水口和出水口。

一种环形焊缝的真空预热电子束焊接的冷却方法，包括如下步骤：

（1）将加热系统与待焊工件进行组装，冷却装置的水冷盘置于转台上方，待焊工件置于转台和水冷盘上方，管路分别连接进水口和出水口，经过导向机构的导向凹槽后缠绕在各自的自动收缩器上，管路自由端从自动收缩器上方中心伸出，并通过真空室法兰引出到真空室外部的水冷机上，各部件装配完成后进行压力测试，检验管路是否存在漏点；

（2）然后进行真空预热电子束焊接各个系统的检测，检测合格后关闭真空室炉门，打开真空泵组进行抽真空，待真空度优于1×10-2Pa后，开启水冷装置，同时开始加热待焊工件；