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类型真空高压电子束焊接设备验收方案设计.pdf

  • 上传人:first2
  • 文档编号:100374534
  • 上传时间:2021-09-07
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    关 键  词:
    真空 高压 电子束 焊接设备 验收 方案设计
    资源描述:
    焊接现场机械制造文摘焊接分册 真空高压电子束焊接设备验收方案设计 陈衡1 2 。石纯标L 2 ,余纬1 2 ( 1 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所,四川绵阳6 2 1 9 0 0 2 国家机床产品质量监督检验中心( 四川) ,四川绵阳6 2 1 9 0 0 ) 摘要:从安全、性能和焊接质量等方面提出了一整套系统的、全面的真空高压电子束焊接设备验收方案,分别从电气安全、 电子枪系统、真空系统和工作性能等方面详细叙述了如何验收一台真空高压电子束焊接设备,为真空高压电子束焊接设 备开发人员在设计时提供借鉴。 关键词:电子束焊接设备;电气安全;电子枪系统;真空;性能试验 中图分类号:T P 2 4 2 2 ,T H l l 5 A c c e p t a n c es c h e m ed e s i g no fe l e c t r o nw e l d i n ge q u i p m e n t C h e nH e n 9 1 ”,S h iC h u n b i a 0 1 ”,Y uW e i l 2 ( 1 I n s t i t u t eo fM e c h a n i c a lM a n u f a c t u 五n gT e c h n o l o g y ,C h i n aA c a d e m eE n g i n e e r i n gP h y s i c s ,M i a n y a n g6 2l9 0 0 ,C h i n a ; 2 N a t i o n a lM a c h i n eT o o lP m d u c t i o nQ u a l i t yS u p e n r i s i o nT e s t i n gC e n t e r ( S i c h u a n ) ,M i a n y a n g6 219 0 0 ,C h i n a ) A b s t r a c t :As y s t e m i ca n dc o m p r e h e n s i V ep m g r a mw a sd e s 培n e dt oc h e c kt h ee l e c t r o nw e l d i n ge q u i p m e n tf r o m s a f 色t y ,c a p a b i l i t ya n dw o r l ( p e r f o r n l a n c e H o wt ot e s tae l e c t I o nw e l d i n ge q u i p m e n tw a sd e s i g n e df 而me l e c t r i c a l s a f e t y ,e l e c t r o ng u ns y s t e m ,V a c u u ms y s t e m ,w o r kp e d o 砷a n c ea n do t h e ra s p e c t s I tp r o v i d e sar e f e r e n c ef o rt h e d e V e l o p e r so fe l e c t r o nw e l d i n ge q u i p m e n td u r i n gt h e i rd e s i g n i n gw o r k K e yw o r d s :e l e c t r o nw e l d i n ge q u i p m e n t ;e l e c t r i c a ls a f e t y ;e l e c t r o ng u ns y s t e m ;v a c u u m ;p e d b r m a n c et e s t 0 前言 电子束焊接技术以其能量密度集中、焊接深度大、 焊缝深宽比大、焊件热变形小、焊缝质量高等突出的优 点,在国内的发展已有3 0 多年的历史,并已广泛应用 在国防工业和国民经济建设的各个领域中。近年来, 随着电子束焊接技术在国内应用范围的不断扩大,电 子束焊接设备的需求量也日益增大1 ,所以许多研究 机构都在从事真空高压电子束焊接设备的研制与生 产。然而,目前对于电子束焊接设备的合格定性研究 2 4 2 0 1 6 年第6 期 甚少,众多机构所生产的电子束焊接设备既没有一个 国内验收标准依据,也没有一个统一的检测方法,使得 新型电子束焊接设备在安全和性能等检测方面存在诸 多疑问。文中基于当前电子束焊接设备市场急需标准 这一特点,提出了一整套符合真空高压电子束焊接设 备系统的验收方法。 浏览电子束焊接设备的相关标准,再结合所内近3 0 年对电子束焊接设备的使用、维护经验,发现在验收新生 产的电子束焊接设备时,不仅需要在功能上满足设计者 初始的要求,同时还得满足以下各项标准:G B 5 2 2 6 1 一 万方数据 机械制造文摘焊接分册焊接现场 2 0 0 8 机械电气岁全机械电气设备第l 部分:通用技术 条件,G J B1 7 1 8 A 一2 0 0 5 电子束焊接规范,G B T 1 5 7 0 6 1 2 0 0 7 机械安全基本概念与设计通则第1 部 分:基本术语和方法,电子束焊接机的检验I S O1 4 7 4 4 系列标准,I S O1 5 6 0 9 3 :2 0 0 4 金属焊接工艺的规范和 验收焊接工艺的规范第3 部分:电子束焊接等。通过 对各项标准的分析解读,归纳出了当前电子束焊接设备 在完成验收时需要着重检验的几大项目。 1 电气安全 G B 5 2 2 6 1 q 0 0 8 机械电气安全机械电气设备 第1 部分:通用技术条件标准对所有机械电气设备的 电气安全检测项目进行了规定,主要包括直接接触防 护、间接接触防护、过电流保护、过热保护、电击危险防 护、电气三项等内容。电子束焊接设备作为一个典型 的高压系统,因此包括保护联结电路连续性试验、绝缘 电阻试验以及耐压试验在内的电气三项检测,可谓是 电气安全项目中的重中之重。 1 。1 保护联结电路连续性试验 保护联结电路连续性试验主要参考标准G B T 2 6 6 7 9 - 2 0 1 l 2 j 。试验主要目的是测试保护联结电路 各连接点是否正确连接到接地电路上,将泄漏电流引 到大地上,起到保护人体的作用。P E 端子和各保护联 结电路部件的有关点之间的每一个保护联结电路的电 阻应取自最大空载电压为2 4V ( A C 或D C ) 的独立电 源,电流在0 2 1 0A 之间进行测量,电流越大试验数 据越准确。为了便于操作同时又最大程度的降低不安 全隐患,试验过程中应按照易接近且危险程度大来选 取测量点,如电柜门、变压器外壳、驱动器、2 4V 电源外 壳、操作台、外部设备外壳等部位。在保护联结电路回 路不超过2 8m 时,测得的电阻大小应不大于表1 中的 数值。 表1最大的实测电阻 保护导线支路最小的 有效截面积5 m m 2 最大的实测电阻 ( 测试电流1 0A ) n 1 1 5 2 5 4 0 6 0 0 3 3 0 2 6 0 1 9 0 1 4 O 1 0 1 2 绝缘电阻试验 绝缘电阻试验的主要目的是验证机床动力电路、 控制电路中相线部件相对于外露可导电部分的绝缘 能力,评判机床防漏电水平。该试验主要参考标准为 G B T2 6 6 7 5 _ 2 0 1 1 _ 3 。机床电气系统绝缘电阻试验主 要包括整机测试、动力电路测试以及控制电路测试,在 机床验收中主要以整机测试为主。整机测试方法为在 保护接地导线和电源端子间施加D C 5 0 0V 电压,稳定 后测量绝缘电阻,其难点在于对测试机床电气结构的 调整。一般情况下,需对电气结构作如下调整:断开浪 涌保护器件、用短接线短接动力电路的所有执行部件 的控制电器( 接触器、继电器、空气开关等) ,使动力电 路处于接通状态;短接变压器的初级与次级;断开控制 电路与保护联结电路的连接等。 1 3 耐压试验 耐压性能是考核机床绝缘的一个重要指标,当外 界电流出现高压渗入时仍能确保电路对设备的良好绝 缘,防止设备在运行中被击穿,造成触电或其它事故。 耐压试验只针对动力电路,且必须在绝缘电阻试验通 过的基础上才能进行。试验在外部保护接地端子P E 和相线之间进行,试验电压在1 0s 内从0V 上升到 10 0 0V ,并保持5s ,如果没有发生击穿现象,则符合试 验主要参考标准G B T2 6 6 7 6 2 叭1 H 1 要求。另外,外 绝缘破坏性放电电压与试验时的大气条件有关,放电 电压随空气密度增加而升高。为保证耐压试验结果的 准确,不应在图1 所示的温度和湿度阴影区域外进行 耐压试验。 錾即副继俎 图1耐压试验温度和湿度范围 除此之外,电气安全项目中还有一个特别值得注 意的地方是高压电源的安全防护。高压电源是电子束 焊接设备的主要部分,它为电子束焊接设备提供加速 电源和偏压电源。研究表明,高压电源在工作时,电源 的内部会产生过电压或过电流以致损坏电源或I G B T , 2 0 1 6 年第6 期2 5 万方数据 焊接现场机械制造文摘焊接分册 因此必须采取保护电路来保证电源的安全工作5 I 。高 压电源保护电路应包括过压保护电路、梯度上升及下 降电路与过电流保护电路。 加速电压+ 额定最小加速电压) + 0 5 倍额定最大束流 + 0 5 倍( 额定最大聚焦电流+ 额定最小聚焦电流) ; 开关5 次进行重复测量。 2 电子枪系统 3 真空系统 电子枪系统是整个电子束焊接设备的核心部分, 其性能能够直接反映整个电子束焊接设备的好坏,是 验收的关键环节。通过对于标准的分析与所内多年使 用、维护经验指导,总结出以下几个电子枪系统重点检 测项目:加速电压、束流、聚焦电流等。根据标准w e l d i n g A c e e p t a n c ei n s p e c t i o no fe l e c t r o nb e a mw e l d i n gm a c h i n e s P a r t1 :P 打n c i p l e sa n da c c e p t a n c ec o n d i t i o n s I s O 1 4 7 4 4 一l 中规定。表2 中给出的检测项目限值是根据 国外多年测试数据积累给m 。若无特殊要求,以下限 值的设定能够为电子枪系统的性能评判提供准确、可 靠的基准。 表2 参数与限值( ) 电子枪系统参数的测量一般是通过引出测试点进 行测量。根据I S 0 标准,测量时,各参数应该进行如下 配置。 ( 1 ) 纹波:加速电压和束流的纹波应该在如下参数 配置情况下分别测量。额定最大加速电压+ 额定最 大束流;额定最大加速电压+ 0 5 倍额定最大束流;额 定最大加速电压+ 0 1 倍额定最大柬流;额定最小加 速电压+ 额定最大束流;额定最小加速电压+ 0 5 倍额 定最大束流;额定最小加速电压+ 0 1 倍额定最大束 流。聚焦电流的纹波应该在额定最大值与额定最小值 两种情况下分别测量。 ( 2 ) 稳定性:加速电压、束流以及聚焦电流的稳定 性应该在如下参数配置情况下测量:额定最大加速电 压+ 0 1 倍额定最大束流+ 0 5 倍( 额定最大聚焦电流 + 额定最小聚焦电流) ;连续运行时间不少于3 0m i n 。 ( 3 ) 重复性:加速电压、束流以及聚焦电流的重复 性应该在如下参数配置情况下测量:0 5 倍( 额定最大 2 62 0 1 6 年第6 期 真空系统一般包括电子枪真空系统( 分子泵前级 泵、分子泵) 、室低真空系统( 旋片泵、罗茨泵、低真空 阀) 、室高真空系统( 扩散泵、高真空阀) 以及挡板阀、放 气阀、真空测量仪器等,它主要用于维持电子枪和真空 室的真空状态,以满足零件焊接的需要。 3 1 真空度 从电子束的加工工艺来说,焊接质量很大程度上 取决于真空系统的环境。真空度的提高不但可以减少
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