[發明專利]薄板NiTi合金電子束焊接急冷凝固細晶裝置及其焊接方法

有效

• 申請號: 201911379314.6
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111085766B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 陳國慶;柳峻鵬;樹西;尹乾興;張戈;張秉剛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23K15/00
• 分類號: B23K15/00;B23K15/06;B23K37/04
• 代理公司: 哈爾濱市文洋專利代理事務所(普通合伙) 23210
• 代理人: 王艷萍

1.薄板NiTi合金電子束焊接急冷凝固細晶裝置，其特征在于：所述薄板NiTi合金電子束焊接急冷凝固細晶裝置包括壓抓式夾具體、冷卻紫銅(12)和冷卻紫銅緊固機構，冷卻紫銅(12)通過冷卻紫銅緊固機構設置在壓抓式夾具體的正上方；

所述壓抓式夾具體包括夾具主體(3)、兩個支撐擋板(5)和四個壓力抓(7)，夾具主體(3)上端面前后兩側的中部分別各固接有一個支撐擋板(5)，每個支撐擋板(5)兩端的外側分別各設置有一個壓力抓(7)，壓力抓(7)的根部通過緊固螺栓(8)固接在夾具主體(3)的上端面上；

所述夾具主體(3)上端面的中部沿長度方向設置有防護凹槽(4)；

所述壓力抓(7)的根部與夾具主體(3)的上端面之間設置有墊片(9)，墊片(9)套裝在緊固螺栓(8)上；

所述冷卻紫銅緊固機構包括底部墊板(1)、緊固銅罩(15)和兩個緊固銅桿(18)，兩個緊固銅桿(18)并列設置，緊固銅罩(15)插裝在兩個緊固銅桿(18)的中部，冷卻紫銅(12)設置在緊固銅罩(15)的下端，緊固銅罩(15)的上端面上均布旋裝有四個頂緊螺釘(17)，頂緊螺釘(17)的末端穿過緊固銅罩(15)，夾具體設置在底部墊板(1)的上端且位于兩個緊固銅桿(18)的內側，緊固銅桿(18)的兩端分別與底部墊板(1)的上端面固接；

所述冷卻紫銅(12)上端面的中部設置有紫銅透束孔(14)，緊固銅罩(15)上端面的中部設置有銅罩透束孔(16)；

所述冷卻紫銅(12)下端面的中部沿長度方向設置有防干涉凹槽(13)。

2.利用權利要求1所述的薄板NiTi合金電子束焊接急冷凝固細晶裝置實現薄板NiTi合金電子束焊接急冷凝固細晶的焊接方法，其特征在于，所述焊接方法包括如下步驟：

步驟一：對待焊母材(10)進行預處理：將兩塊薄板待焊母材(10)進行預處理，將兩塊薄板待焊母材(10)的對接面及距對接面10mm區域內進行機械打磨和化學清洗；

步驟二：裝夾待焊母材(10)：將兩個支撐擋板(5)用連接螺栓(6)固定在夾具主體(3)上，將兩塊待焊母材(10)放置于夾具主體(3)上，且對接面待焊位置(11)與防護凹槽(4)的位置相對應，將待焊母材(10)的后焊接位置，即收束位置的一側緊靠著支撐擋板(5)，安裝好后用緊固螺栓(8)穿過壓力抓(7)的根部和墊片(9)，然后將壓力抓(7)的尖部移至待焊母材(10)的上端，再鎖緊緊固螺栓(8)對待焊母材(10)進行固定；

步驟三：裝夾冷卻紫銅緊固機構：將底部墊板(1)放入真空室底板上，將待焊母材(10)和壓抓式夾具體置于真空室工作臺(2)上，將冷卻紫銅(12)放置在待焊母材(10)上，使其下部的防干涉凹槽(13)中心以及上部的紫銅透束孔(14)位于待焊位置(11)中心，將緊固銅罩(15)放置于冷卻紫銅(12)上方，使銅罩透束孔(16)和紫銅透束孔(14)同心放置，將緊固銅桿(18)插入底部墊板(1)的孔洞中，并用固定螺栓(19)旋入緊固銅桿(18)底部的螺孔(20)進行緊固，最后通過頂部頂緊螺釘(17)將冷卻紫銅(12)與待焊母材(10)的上端面緊密接觸，然后關閉真空室艙門，并抽真空；

步驟四：焊接：在焊接過程中，焊槍為固定狀態，焊接過程進行時為工作臺(2)進行運動，當焊接過程進行時，焊槍通過銅罩透束孔(16)和紫銅透束孔(14)作用在待焊位置(11)，隨著工作臺(2)的移動實現待焊母材(10)的焊接，整個過程急冷凝固細晶裝置部分不發生運動，通過工作臺(2)的運動實現隨焊冷卻，并抑制焊接過程中的金屬飛濺；

步驟五：冷卻：焊接結束后焊接件隨焊接真空室同步冷卻，待真空室常溫后，取消真空狀態，打開真空室艙門，拆下冷卻紫銅緊固機構部分，取出焊接件及壓抓式夾具體，焊接完成。

3.根據權利要求2所述的焊接方法，其特征在于：所述步驟二中兩塊待焊母材(10)的對接面的錯邊小于0.2mm，對接面之間的間隙小于0.1mm。

4.根據權利要求2所述的焊接方法，其特征在于：所述步驟四中的焊接方式為電子束焊接。