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1、电子束焊接工位焊接质量不良报告一、电子束焊焊接质量不良的基本情况电子束焊接工位焊接时，有较多NG不合格品出现,即电子束焊接后产生焊缝探伤值超差，大于技术要求的0-12%，同时焊缝上产生飞溅较多。对探伤值超差的工件焊缝进行切割检查发现焊缝深度不够，焊接偏心，偏宽，影响焊接强度；焊缝周围产生的飞溅，有的在后续的热处理工序中很难去除，该问题对后工序加工、定位以及装配有直接的影响，同时在热后磨削加工中容易造成与砂轮干涉，飞溅容易在开始磨削接触时打坏砂轮，存在较严重的安全隐患，为了搞清楚不合格品产生的原因，从影响产品质量的各个因素着手进行了调查和对操作者作业前、中、后的行为规范进行了观察，通过全面调查、
2、分析、试验，并予以解决，较好地解决了这一质量问题。二、电子束焊简介电子束焊接与普通的焊接原理存在较大的差异，它是通过电子枪产生电子束聚焦成束使工件结合处表面的金属熔化而连接在一起，焊接位置非常精确。电子束通过无数的电子的复合作用，产生强烈的局部加热，每一个电子本身都各自穿透很短的距离，并以热的形式释放出它的能量，从而熔化材料。电子束有四个基本参数加速电压，电子束焦点，焊接速度和电子束电流。通过对所有的焊接参数采用高灵敏度闭环回路，如伺服控制系统就能高质量的控制熔深。真空工作室提供了高质量的焊接环境，避免了杂质和污染。电子束焊可以有很高的焊接速度，而且一般不需要填充金属，焊剂或保护气体。电子束的
3、线能量小，因此大大减小了焊接变形和收缩，可以焊接精加工后的工件。电子束焊一般在高真空（压强为3*10-5Torr或更低以下）中进行，但也能在低真空（0.13-13Torr）或者大气压中进行，但随着气体压强的增高，熔深和深宽比都将缩小。根据电子束焊的原理可知,电子束焊几乎可以焊接任何金属。电子束焊机的基本结构（见下图）1.电子枪为阴极方式，电子束焊机为电子冲击棒状阴极，最大电子束加速电压60KV，额定电子束功率6KW，电子束电流5-100mA，2.聚束极 对电子束进行聚束，使之成为电子细束。3、阳极 在电子束加速电压65KV作用下，电子束飞向阳极加热、熔化工件。4、光学观察系统 可以观察电子束焊
4、的情况。5、聚焦磁透镜 对发散的电子束进行聚焦，收束聚焦焦点距离120-350mm。6、偏转磁透镜 偏向聚焦偏向角8，可以调整偏向角度。7、焊接工件 8、电子枪室真空系统 由两台涡轮分子泵和一台涡轮泵组成，排气速度分别为190C/min，390C/min，抽真空时，可以使电子枪室真空度达到6*10-5Torr或更高。9、焊室真空系统 加工室为焊接工件的场所，条件为真空环境，由两台罗茨泵和两台涡轮泵组成，加工室内真空可达到8*10-2Torr。 10、隔离阀 将电子枪室真空系统和焊室真空系统隔离。 三、焊缝探伤值超差，焊缝上产生飞溅的原因分析齿轮结构分为接合齿和大齿两部分，通常有三种连接方式，一
5、是当接合齿与大齿间的间隙在3-4mm以上，留有推刀槽的空间，可以在同一材料上加工出接合齿和大齿；二是间隙很小齿轮总成接合齿与大齿间的间隙很小，先分别加工出大齿和接合齿两个工件，然后将接合齿和大齿通过电子束焊接或花键连接起来。而MSB二档齿轮的大齿和接合齿是通过电子束焊接方式连接。造成焊缝探伤值超差，焊缝偏心、偏宽和飞溅的主要原因分析如下：（1） 阴极老化，产生的阴极电流不稳定当阴极使用时间较长后，逐步老化发生阴极电流不稳定，棒状阴极偏心，电子束聚焦不良，能量不集中，工件受热区域大，不能有效的熔解结合处的金属，使焊接产品质量不稳定，有的焊缝深度不足，有的可能焊缝偏心，偏宽，这些在超声波探伤时表现
6、为探伤值超差。（2） 工序不良品流入本工序机加的齿轮与接合子配合间隙过大，电子束焊接前的加热压入时没有达到过盈配合，有松动，操作者从压机上移到焊接夹具的过程中使齿轮与接合齿移位而偏离中心线，造成焊缝偏移或部份地方没有焊到，如图1所示。齿的结合外表面结合齿内表面图1：齿轮大齿与接合齿错位（3）夹具清洁不良，有异物电子束焊接过程中，产生直径为1.2mm左右的金属小球，这些小球附着在夹具上，造成工件装夹不到位，焊接接合面与水平面不垂直，有一定倾角，导致焊缝不在电子束聚焦的最佳位置。而电子枪产生的电子束是垂直于水平方向，从齿轮和接合子的接合处射入加热，工件放置倾斜后，使焊缝偏移，局部位置漏焊、焊缝深度
7、不足。（4）工件清洗不干净，有水分、油污齿轮电子束焊接的基本过程为：装夹工件工作台上升抽真空三点定位焊接（电子束局部加热接合子和齿轮的接合部位的金属，使之熔化而接合在一起）509连续焊接进气工作台下降取出工件。当工件清洗不干净，有水分、油污或操作者手套不干净造成二次污染工件，电子束加热，工件温度升高使水分、油污汽化从焊缝中扩散出来，造成熔化的金属产生气泡，造成焊缝出现凹凸不平或产生气孔，形成飞溅；同时当工件上附着的切削液在受高温后分解，产生的气体或带电离子影响电子束的聚焦和改变方向，情况严重时使焊接室的压力明显增大，使真空度达不到要求而自动停机，造成焊接不完整，焊缝偏移、焊缝深度不足等许多质量
8、问题，而且还将降低电子枪的使用寿命。因此工件清洗不干净，有水分、油污是产生飞溅、气孔及焊缝深度等质量问题的最主要原因。四、产生问题的主要原因通过以上对造成齿轮焊缝探伤值超差、产生飞溅的原因的分析，认为焊接前工件清洗不良，有残留水分和油污是造成焊缝探伤值超差的主要原因，电子枪阴极老化、焊接电流电压不稳、造成的电子束聚焦不良和结合子与大齿间配合不良是造成焊缝探伤值超差的次要原因；而焊接前工件清洗不良，有残留水分和油污是产生飞溅直接原因，归纳如下表。表1：影响 齿轮焊缝探伤值超差、产生飞溅的原因序号焊缝探伤值超差、产生飞溅的原因具体影响备注1夹具清洁不良，有异物焊缝偏移，存在漏焊，探伤超差重要原因2
9、阴极老化，阴极电流不稳定，电子束聚焦不良焊缝深度不足，探伤超差重要原因3前工序不良品流入本工序焊缝间隙大，焊缝偏移，探伤超差存在可能性4工件清洗不干净，有水分、油污容易产生飞溅，焊缝深度不足，探伤超差主要原因五、对策措施针对齿轮焊缝探伤值超差、产生飞溅产生原因的调查分析，并与工艺技术人员一起讨论，制定了如表2的对策措施：表2： 齿轮焊缝探伤值超差、产生飞溅的对策措施六、对策措施的实施验证1、 校检探伤机的检查精度反复用标准测试块检查超声波探伤值，同时清除探伤液中的异物，保证超声波在探伤液中传播、反射正常，检测情况如下表：表3：探伤机检测精度校检情况：上述检测结果表明探伤机的检测精度能够达到技术
10、要求，2、 检查电子束焊接机电子束聚焦效果用热前机加的齿轮及结合齿废件作试验，首先将产生电子束的阴极电流调整为20mA，电子枪转动角度设置为每120发射一次电子束，长度约为10，这样产生的电子束很细，能量很小，能够清楚地观察出电子束线是否与结合子、大齿的结合处重合。结合齿内表面齿的结合外表面调整前焊缝向外偏移图3 ：调整前焊缝情况齿的结合外表面结合齿内表面从检查的结果看，电子束与结合缝隙没有完全同心和重合，电子枪的移动半径偏大，检查发现焊缝向外偏移了约0.3mm，需要将电子枪的移动半径减小0.3mm，调整过后，电子束与结合缝隙基本同心和重合。通过这一调整，解决了焊缝不同心问题。调整后焊缝已经同
11、心图3 ：调整前焊缝情况将焊接电流恢复到正常值、电子枪转动角度恢复到正常工艺范围，用前面试验的废件齿轮和结合子试焊工件进行切割检查焊缝偏移情况，焊缝偏心约0.10mm，在比较好的范围内（合格范围0.3mm）。3、 检查结果上述焊接的废件进行切割检查的结果如下表所示：表4：焊缝深度检查情况4、清洗工件残留水分模拟试验用清洗后残留水分、油污的废件进行焊接试验，与正常清洗质量较好的工件比较，探伤值不稳定，存在探伤缺陷比例明显增加，在焊缝上产生飞溅和凹凸不平质量问题，清洗质量在生产中必须严格控制。同工艺技术人员讨论，修改作业指导书，规定清洗液每周必须更换一次，每天早上对清洗液进行检查，并将清洗液样品置
12、于清洗液管理台上。5对操作者进行操作培训，使其严格按照作业指导书上的要求进行操作，尤其是夹具一定要清洁干净，防止焊缝偏心的情况出现。对于焊接产生的飞溅要用小砂轮仔细打磨干净，防止流入下工序。七、效果按照整改措施实施后，齿轮电子束焊接质量问题得到较好解决，焊缝质量（偏心、深度、宽度、高度）得到比较明显的改善，同时对焊接飞溅等表面质量问题也得到了有效的改善。八、体会1、 通过本次对电子束焊接质量问题解决，较好的解决了生产中发生的质量问题。2、 通过深入的试验分析，电子束焊接的工作原理、设备结构、各个参数对焊缝质量的具体影响有了更深入的掌握，从而大大的提高了分析解决电子束焊接质量问题的能力，在今后分析解决质量问题时不能从单一的角度去思考，要培养自己的发散思维能力，全方位，多角度地去解决问题。 二一三年五月七日
