[发明专利]一种金属管件局部真空电子束焊用真空密封装置

说明书

本发明公开了一种金属管件局部真空电子束焊用真空密封装置，金属管件表面均具有一定的粗糙度，包括支撑底座、用于对待焊位置内外侧进行真空密封的内环形真空腔室和外环形真空腔室、内环形支架和外环形支架，外环形支架与支撑底座固定连接；内环形支架的两侧设有内密封组件；外环形支架的两侧设有完全一致的环形槽，各个环形槽与金属管件外壁围成的空间内均设有用于密封的外密封组件；内环形支架与外部的驱动机构相连接进而能够带动内真空密封组件和金属管件一同转动，进而带动外密封组件一同运动。真空密封装置较好地解决了金属管件在电子束焊接过程中的密封问题，使得金属管件可以实现局部真空电子束焊接，以提高焊接质量和减小焊接变形。

技术领域

本发明涉及金属管件焊接技术领域，具体的说是一种金属管件局部真空电子束用真空密封装置。

背景技术

电子束焊接是随着现代科学技术的发展而迅速发展起来的一种熔化焊方法，电子束具有很高的能量密度，焊缝深宽比高，可达15:1，热影响区小，工件变形小，晶粒细密等，被焊金属的厚度从1～150mm，不开坡口，一般不添加焊丝，一次焊成且焊缝质量好，这是其他焊接方法无法达到的。考虑到焊接效率和焊接质量等因素，电子束焊接具有其它焊接方法不具备的优势，尤其是在板厚超过50mm的大厚度金属板材的焊接中，电子束焊接具有较大优势，可以一次性焊透，大大减少焊接的次数，缩短焊接工期。如厚度100mm，内径5000mm的金属环件焊接，如采用窄间隙钨极惰性气体保护电弧焊，进行多道次焊接，每道次填充厚度1.5mm～2mm，焊接速度80mm/min～120mm/min，则焊接时间至少需要110小时，如果考虑焊接层间温度控制所需要的冷却时间，焊接周期则需要进一步加长；而同样的工件进行真空电子束焊接，焊接周期约为2小时。

但是通常这类焊接机的特点是将被焊工件作为整体放在真空室中进行焊接，以避免气体电离对电子束功率和焊缝性能的影响，由此可称为全真空室电子束焊接设备。目前这类焊接的功率可达30kW以上，真空室容积高达几十立方米甚至上百立方米，由于该设备的造价很高，很多企业难以承受这样大的经济开支。由此出现了非真空电子束焊接设备，电子束在穿透大气时的能量损失很大，影响穿透深度，而且X射线的防护是一个严重的问题，难以推广使用。

对于船舶系统用大尺寸管件的焊接，当前电子束设备的真空室尺寸往往难以满足需求。鉴于此，有必要设计一种金属管件局部电子束焊用真空密封装置，以实现金属管件的局部真空电子束焊接。

发明内容

为了克服现有金属管件电子束焊接设备的真空室空间小，无法施焊的问题，本发明提供一种金属管件局部真空电子束用真空密封装置，较好地解决了金属管件在电子束焊接过程中的密封问题，使得金属管件可以实现局部真空电子束焊接，以提高焊接质量和减小焊接变形。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

一种金属管件局部真空电子束焊用真空密封装置，金属管件的内外壁均具有一定的粗糙度，包括支撑底座、相对设置于金属管件内外侧的用于对待焊位置进行真空密封的内环形真空腔室和外环形真空腔室、分别用于支撑固定内环形真空腔室和外环形真空腔室的内环形支架和外环形支架，所述外环形支架与支撑底座固定连接；

内环形支架的两侧设有内密封组件，内密封组件包括设于内环形支架两侧的内密封座以及设于内密封座与金属管件内壁之间的内密封单元；

所述外环形支架的两侧设有完全一致的环形槽，各个环形槽与金属管件外壁围成的空间内均设有用于密封的外密封组件，外密封组件包括与外环形支架侧壁相接的钢珠、与钢珠相对运动的轴承座、固定于轴承座远离钢珠一端的表面具有一定粗糙度的外密封座、设于外密封座与金属管件外壁组成的空间内的外密封单元I以及设于外密封座与环形槽侧壁组成的空间内的外密封单元II；

内密封单元、外密封单元I和外密封单元II均包括至少一个弹性密封圈、至少一个刚性密封衬环以及密封盖，弹性密封圈和刚性密封衬环交替设置；