專利名稱：一種測量磁場對真空電子束軌跡干擾的方法
技術領域：
本發 明涉及一種測量磁場對真空電子束軌跡干擾的方法。
背景技術：
近年來，真空電子束焊接技術以其高能量密度和優良的焊縫質量，在先進發動機和飛機工業中得到廣泛的應用，取得了巨大的經濟效益和社會效益。與其他方式的熔焊比較，電子束焊有以下的優點⑴功率密度高，束流直徑小，能夠形成深而窄的焊縫，焊縫深寬比可達30 :1，工件產生的變形極小，焊縫熱影響區很窄；⑵高度聚焦的電子束，熱輸入量較低，可焊接一般熔焊難于焊接的特種難熔金屬、熱敏感性強的金屬以及異種金屬材料；⑶電子束焊接參數可精確控制，焊接時參數的重復性及穩定性好，焊縫深度、尺寸及特征都能被嚴格控制；⑷真空電子束焊接是在真空中進行的，排除了大氣中的有害氣體對熔化金屬的影響，有利于活性金屬和高純度金屬的焊接。然而真空電子束焊對磁場的要求極為嚴格，由洛倫茲力的公式可知，運動電荷在磁場受到洛倫茲力，會發生偏轉。在實際生產制造中，如何測量磁場對電子束軌跡的干擾成為一個難題。目前尚無測量磁場對電子束軌跡的干擾的辦法。
發明內容
為克服現有技術中存在的尚無測量磁場對電子束軌跡干擾的方法的不足，本發明提出了一種測量磁場對真空電子束軌跡干擾的方法。本發明的具體過程是第一步翻轉旋轉軸花盤至90°。測量時，將真空電子束焊機旋轉軸的花盤旋轉至 90°。第二步安裝靶臺。將電子束焊機上的裝夾焊接試板的靶臺固定在真空電子束焊機的工作臺上，并使所述祀臺與真空電子束焊機旋轉軸的花盤之間保持20 50mm的間距。第三步裝夾焊接試板。取一塊無磁的鈦合金的焊接試板，并將該焊接試板固定在靶臺一側，使所述焊接試板與真空電子束焊機旋轉軸的花盤之間保持20 50mm的間距。第四步判斷真空室是否存在磁場。對真空電子束焊機進行抽真空至5X 10_4mbar后，打開真空電子束焊機的隔離閥，向電子束焊機的數控系統中輸入束流值，使真空電子束焊機的電子槍I發射出電子束，并使該電子束的束流在焊接試板3表面的幾何中心區域聚焦形成束斑。所述電子束的束流為O. I 2mA，該電子束持續的時間為I 2min。通過電子束焊機的數控系統連續旋轉花盤I 2min，使位于焊接試板上的電子束的束斑在無磁的鈦合金焊接試板上形成運動軌跡。若所述電子束的運動軌跡在鈦合金焊接試板上形成一個點，證明電子束焊機的真空室內無磁場，測量結束。若所述電子束的運動軌跡在鈦合金焊接試板上形成不規則的閉合曲線，則證明電子束焊機的真空室內存在磁場，進行下一步。第五步判定真空室內的磁場是否對電子束焊接形成干擾。通過電子束焊機的數控系統，測量由于電子束焊機的真空室內的磁場所造成的電子束運動軌跡在鈦合金焊接試板上形成的不規則閉合曲線的最大邊界值。若所得到的不規則閉合曲線的最大邊界值大于1_，則說明電子束焊機的真空室內的磁場對電子束焊接的干擾超出容忍范圍，需要對帶磁物體進行退磁。若所得到的不規則閉合曲線的最大邊界值小于1mm，則說明電子束焊機的真空室內的磁場對電子束焊接的干擾在容忍范圍內，能夠直接進行零件的真空電子束焊接。
現有技術中在進行真空電子束焊接時采用電子束焊機。電子束焊機由真空室、電子槍、控制系統和運動系統組成，現代電子束焊機的運動軸一般有X軸、Y軸、旋轉軸、傾翻軸和升降軸，由于旋轉軸靠電機驅動，旋轉軸上的用于安裝零件的花盤經常帶有剩磁，剩磁大小可用高斯計進行測量，但至于磁場對電子束軌跡的影響就無法用測量儀器測出。本發明的目的是提供一種測量磁場對電子束軌跡干擾的方法。通過多次試驗，發明將電子束焊機的旋轉軸的花盤旋轉至90° (圖I所示)，在靠近花盤處放一用于裝夾焊接試板靶臺，在靶臺上固定一焊接試板，對電子束焊機的真空室抽真空至5X 10_4mbar后，電子槍的隔離閥打開，以5rpm的轉速旋轉花盤,打開電子束流,使該電子束的束流在焊接試板的表面聚焦形成束斑，此時若花盤帶磁，在試板上可清晰看到電子束的軌跡發生變化，呈不規則的封閉曲線。如圖2所示，最大邊界長度約20mm。本發明能夠直觀的看到磁場對電子束軌跡的干擾作用的最大邊界值。在測量中，通過電子束焊機調節束流的大小，束流越大，閉合曲線的軌跡越寬。本發明中，將焊接試板放置在與零件相同的工作距離上，進行該試驗，如果閉合曲線的最大邊界值在焊接容忍范圍內，則可以進行零件的焊接。如果閉合曲線的最大邊界值超出焊接的容忍范圍，則需要采取措施將磁場的影響降低到焊接容忍范圍內，才可進行零件的焊接。
圖I測量方法示意圖；圖2不規則的封閉曲線；圖3是本發明的流程圖。I.電子槍 2.花盤 3.焊接試板 4.祀臺 5.工作臺
具體實施例方式實施例I本實施例是一種測量磁場對電子束軌跡干擾的方法，具體過程是第一步翻轉旋轉軸花盤至90°。測量時，使用電子束焊機的數控系統，將真空電子束焊機旋轉軸的花盤2翻轉至90° ;第二步安裝靶臺。將電子束焊機上的裝夾焊接試板的靶臺4固定在真空電子束焊機的工作臺5上,并使所述祀臺與真空電子束焊機旋轉軸的花盤2之間保持20 50mm的間距。本實施例中，靶臺4與真空電子束焊機旋轉軸的花盤之間的間距為20mm。第三步裝夾焊接試板。取一塊無磁的鈦合金的焊接試板3，并將該焊接試板固定在靶臺一側，使所述焊接試板與真空電子束焊機旋轉軸的花盤之間保持20 50mm的間距。本實施例中，所述焊接試板的規格為IOOmmX 100mm,厚度> 5mm ;所述祀臺與真空電子束焊機旋轉軸的花盤之間的間距為20mm。
第四步判斷真空室是否存在磁場。對真空電子束焊機進行抽真空至5X 10_4mbar后，打開真空電子束焊機的隔離閥，向電子束焊機的數控系統中輸入束流值，使真空電子束焊機的電子槍I發射出電子束，并使該電子束的束流在焊接試板3表面的幾何中心區域聚焦形成束斑。所述電子束的束流為O. I 2mA，該電子束持續的時間為I 2min。本實施例中，所述電子束的束流為1mA，該電子束持續的時間為1.5min。通過電子束焊機的數控系統連續旋轉花盤2，使位于焊接試板上的電子束的束斑在無磁的鈦合金焊接試板3上形成運動軌跡，并將該運動軌跡通過真空電子束焊機的視頻系統顯示。若所述電子束的運動軌跡在鈦合金焊接試板上形成一個點，證明電子束焊機的真空室內無磁場，測量結束。若所述電子束的運動軌跡在鈦合金焊接試板上形成不規則的閉合曲線，則證明電子束焊機的真空室內存在磁場。
所述旋轉花盤的旋轉軌跡為按某個方向旋轉的軌跡，本實施例中，花盤2在電子束焊機的數控系統的控制下，按順時針方向做圓周運動；花盤旋轉的時間為I 2min，轉速為5rpm。本實施例中，花盤2旋轉的時間為I. 5min。第五步判定真空室內的磁場是否對電子束焊接形成干擾。通過電子束焊機的數控系統，測量由于電子束焊機的真空室內的磁場所造成的電子束運動軌跡在鈦合金的焊接試板3上形成的不規則閉合曲線的最大邊界值。若所得到的不規則閉合曲線的最大邊界值大于1_，則說明電子束焊機的真空室內的磁場對電子束焊接的干擾超出容忍范圍，需要對帶磁物體進行退磁；若所得到的不規則閉合曲線的最大邊界值小于1mm，則說明電子束焊機的真空室內的磁場對電子束焊接的干擾在容忍范圍內，能夠直接進行零件的真空電子束焊接。實施例2本實施例是一種測量磁場對電子束軌跡干擾的方法，具體過程是第一步翻轉旋轉軸花盤至90°。測量時，使用電子束焊機的數控系統，將真空電子束焊機旋轉軸的花盤2翻轉至90° ;第二步安裝靶臺。將電子束焊機上的裝夾焊接試板的靶臺4固定在真空電子束焊機的工作臺5上,并使所述祀臺與真空電子束焊機旋轉軸的花盤2之間保持20 50mm的間距。本實施例中，靶臺4與真空電子束焊機旋轉軸的花盤之間的間距為50mm。第三步裝夾焊接試板。取一塊無磁的鈦合金的焊接試板3，并將該焊接試板固定在靶臺一側，使所述焊接試板與真空電子束焊機旋轉軸的花盤之間保持20 50mm的間距。本實施例中，所述焊接試板的規格為IOOmmX 100mm,厚度> 5mm ;所述祀臺與真空電子束焊機旋轉軸的花盤之間的間距為50mm。第四步判斷真空室是否存在磁場。對真空電子束焊機進行抽真空至5X 10_4mbar后，打開真空電子束焊機的隔離閥，向電子束焊機的數控系統中輸入束流值，使真空電子束焊機的電子槍I發射出電子束，并使該電子束的束流在焊接試板3表面的幾何中心區域聚焦形成束斑。所述電子束的束流為O. I 2mA，該電子束持續的時間為I 2min。本實施例中，所述電子束的束流為O. 1mA，該電子束持續的時間為Imin。通過電子束焊機的數控系統連續旋轉花盤2，使位于焊接試板上的電子束的束斑在無磁的鈦合金焊接試板3上形成運動軌跡，并將該運動軌跡通過真空電子束焊機的視頻系統顯示。若所述電子束的運動軌跡在鈦合金焊接試板上形成一個點，證明電子束焊機的真空室內無磁場，測量結束；若所述電子束的運動軌跡在鈦合金焊接試板上形成不規則的閉合曲線，則證明電子束焊機的真空室內存在磁場，進行下一步。所述旋轉花盤的旋轉軌跡為按某個方向旋轉的軌跡，本實施例中，花盤2在電子束焊機的數控系統的控制下，按順時針方向做圓周運動；花盤旋轉的時間為I 2min，轉速為5rpm。本實施例中,花盤2旋轉的時間為lmin。第五步判定真空室內的磁 場是否對電子束焊接形成干擾。通過電子束焊機的數控系統，測量由于電子束焊機的真空室內的磁場所造成的電子束運動軌跡在鈦合金的焊接試板3上形成的不規則閉合曲線的最大邊界值。若所得到的不規則閉合曲線的最大邊界值大于1_，則說明電子束焊機的真空室內的磁場對電子束焊接的干擾超出容忍范圍，需要對帶磁物體進行退磁；若所得到的不規則閉合曲線的最大邊界值小于1mm，則說明電子束焊機的真空室內的磁場對電子束焊接的干擾在容忍范圍內，能夠直接進行零件的真空電子束焊接。實例3本實施例是一種測量磁場對電子束軌跡干擾的方法，具體過程是第一步翻轉旋轉軸花盤至90°。測量時，使用電子束焊機的數控系統，將真空電子束焊機旋轉軸的花盤2翻轉至90° ;第二步安裝靶臺。將電子束焊機上的裝夾焊接試板的靶臺4固定在真空電子束焊機的工作臺5上,并使所述祀臺與真空電子束焊機旋轉軸的花盤2之間保持20 50mm的間距。本實施例中，靶臺4與真空電子束焊機旋轉軸的花盤之間的間距為40mm。第三步裝夾焊接試板。取一塊無磁的鈦合金的焊接試板3，并將該焊接試板固定在靶臺一側，使所述焊接試板與真空電子束焊機旋轉軸的花盤之間保持20 50mm的間距。本實施例中，所述焊接試板的規格為IOOmmX 100mm,厚度> 5mm ;所述祀臺與真空電子束焊機旋轉軸的花盤之間的間距為40mm。第四步判斷真空室是否存在磁場。對真空電子束焊機進行抽真空至5X lOlibar后，打開真空電子束焊機的隔離閥，向電子束焊機的數控系統中輸入束流值，使真空電子束焊機的電子槍I發射出電子束，并使該電子束的束流在焊接試板3表面的幾何中心區域聚焦形成束斑。所述電子束的束流為O. I 2mA，該電子束持續的時間為I 2min。本實施例中，所述電子束的束流為2mA，該電子束持續的時間為2min。通過電子束焊機的數控系統連續旋轉花盤2，使位于焊接試板上的電子束的束斑在無磁的鈦合金焊接試板3上形成運動軌跡，并將該運動軌跡通過真空電子束焊機的視頻系統顯示。若所述電子束的運動軌跡在鈦合金焊接試板上形成一個點，證明電子束焊機的真空室內無磁場，測量結束。若所述電子束的運動軌跡在鈦合金焊接試板上形成不規則的閉合曲線，則證明電子束焊機的真空室內存在磁場，進行下一步。所述旋轉花盤的旋轉軌跡為按某個方向旋轉的軌跡，本實施例中，花盤2在電子束焊機的數控系統的控制下，按順時針方向做圓周運動；花盤旋轉的時間為I 2min，轉速為5rpm。本實施例中，花盤2旋轉的時間為2min。第五步判定真空室內的磁場是否對電子束焊接形成干擾。通過電子束焊機的數控系統，測量由于電子束焊機的真空室內的磁場所造成的電子束運動軌跡在鈦合金的焊接試板3上形成的不規則閉合曲線的最大邊界值。若所得到的不規則閉合曲線的最大邊界值大于1_，則說明電子束焊機的真空室內的磁場對電子束焊接的干擾超出容忍范圍，需要對帶磁物體進 行退磁；若所得到的不規則閉合曲線的最大邊界值小于1mm，則說明電子束焊機的真空室內的磁場對電子束焊接的干擾在容忍范圍內，能夠直接進行零件的真空電子束焊接。
權利要求
1.一種測量磁場對真空電子束軌跡干擾的方法，其特征在于，具體過程是第一步翻轉旋轉軸花盤至90° ;測量時，將真空電子束焊機旋轉軸的花盤旋轉至 90° ;第二步安裝靶臺；將電子束焊機上的裝夾焊接試板的靶臺固定在真空電子束焊機的工作臺上，并使所述祀臺與真空電子束焊機旋轉軸的花盤之間保持20 50mm的間距； 第三步裝夾焊接試板；取一塊無磁的鈦合金的焊接試板，并將該焊接試板固定在靶臺一側，使所述焊接試板與真空電子束焊機旋轉軸的花盤之間保持20 50mm的間距； 第四步判斷真空室是否存在磁場；對真空電子束焊機進行抽真空至5X lOlibar后， 打開真空電子束焊機的隔離閥，向電子束焊機的數控系統中輸入束流值，使真空電子束焊機的電子槍I發射出電子束，并使該電子束的束流在焊接試板3表面的幾何中心區域聚焦形成束斑；所述電子束的束流為O. I 2mA，該電子束持續的時間為I 2min ；通過電子束焊機的數控系統連續旋轉花盤I 2min,使位于焊接試板上的電子束的束斑在無磁的鈦合金焊接試板上形成運動軌跡；若所述電子束的運動軌跡在鈦合金焊接試板上形成一個點，證明電子束焊機的真空室內無磁場，測量結束；若所述電子束的運動軌跡在鈦合金焊接試板上形成不規則的閉合曲線，則證明電子束焊機的真空室內存在磁場，進行下一步；第五步判定真空室內的磁場是否對電子束焊接形成干擾；通過電子束焊機的數控系統，測量由于電子束焊機的真空室內的磁場所造成的電子束運動軌跡在鈦合金焊接試板上形成的不規則閉合曲線的最大邊界值；若所得到的不規則閉合曲線的最大邊界值大于 1_，則說明電子束焊機的真空室內的磁場對電子束焊接的干擾超出容忍范圍，需要對帶磁物體進行退磁；若所得到的不規則閉合曲線的最大邊界值小于1mm，則說明電子束焊機的真空室內的磁場對電子束焊接的干擾在容忍范圍內，能夠直接進行零件的真空電子束焊接。
全文摘要
一種測量磁場對真空電子束軌跡干擾的方法，將電子束焊機的旋轉軸的花盤旋轉至90°，在靠近花盤處放一用于裝夾焊接試板靶臺，在靶臺上固定焊接試板，對電子束焊機的真空室抽真空后，打開電子槍的隔離閥，并使花盤旋轉。打開電子束流，使在焊接試板的表面聚焦形成的束斑形成運動軌跡，若所述電子束的運動軌跡在鈦合金焊接試板上形成一個點，證明電子束焊機的真空室內無磁場，測量結束。若所述電子束的運動軌跡在鈦合金焊接試板上形成不規則的閉合曲線，則證明電子束焊機的真空室內存在磁場。通過測量該閉合曲線的最大邊界值，以判定真空室內的磁場是否在焊接容忍范圍內。
文檔編號B23K15/06GK102922122SQ20121041111
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月24日 優先權日2012年10月24日
發明者康文軍, 韋瑾, 阮成勇, 楊磊, 王建濤, 陳濤 申請人:西安航空動力股份有限公司