CN105397261B - 移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置包括：龙门架，包括间隔设置的两立柱，上端通过横梁相连，两立柱之间有容置焊接工件的加工空间；冷阴极电子枪能移动的悬挂于横梁上；低真空密闭拖罩置于焊接工件上，上部与冷阴极电子枪下端连为一体，随冷阴极电子枪同步移动，冷阴极电子枪枪口伸入低真空密闭拖罩，低真空密闭拖罩的底部且位于冷阴极电子枪轴线位置设有电子束流输出口；控制箱与冷阴极电子枪并排悬挂于横梁上，控制箱内至少设有拖罩真空抽吸机构，与低真空密闭拖罩连通。本发明提供局部低真空环境，不需使整个加工空间处于真空环境，提高生产效率；摆脱真空室体积对部件尺寸的束缚，提供能在大型工件表面移动的局部低真空焊接***。

Description

移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置

技术领域

本发明涉及一种电子束焊接装置，尤其是一种移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置，具体的说是一种可以随着束源移动提供同步局部低真空环境的冷阴极电子束焊接装置。

背景技术

随着世界各国对海洋权益的重视程度日益增强，以及海洋资源的开发力度的增强，使得新型舰船制造、海洋石油开采、大型风力发电机制造得到了迅速发展，大厚度、大型工件的焊接需求量越来越大，目前，大厚度工件、大型工件的焊接工艺主要是传统的氩弧焊、埋弧焊等。

对于一些大型压力容器、输气管道、船体外壳等大型构件，通常需要开坡口，采用多道氩弧焊或埋弧焊的技术完成，生产效率比较低。为了提高生产效率，英国TWI提出一种局部低真空电子束焊接技术，局部低真空电子束焊接技术是指在真空度为1mbar的密闭小型拖罩内工作的电子束焊接技术。例如100mm厚的碳钢，采用通用技术需要完成70道焊缝的工作量，而局部低真空电子束焊接技术只需要1道焊缝就能完成。如果通用技术焊接速度为500mm/min，局部低真空电子束焊接技术焊接速度为100mm/min，单就焊接速度而言，局部低真空电子束焊接技术的效率提高了14倍。考虑工件上开坡口时间、每道焊缝的清理工作时间，则局部低真空电子束焊接技术的优势更加明显。氩弧焊焊接接头焊缝区域大，局部低真空电子束焊缝区窄小，热影响区小，焊接接头质量得到了明显提高。

但是英国TWI的局部低真空电子束焊接技术所采用的电子枪为一种采用射频激励产生电子的高压电子枪，电压达到150kV以上，最大功率60kW，工作电压高、功率大，需要有高耐压绝缘结构、冷却措施才能使设备长期稳定工作，此外，高压电子枪需要有多级气阻结构将电子发生部分与焊接拖罩部分隔离，这使得高压电子枪体积、重量很大，作为运动机构的负载，需要增大运动机构的承载能力，使得设计制造成本增大。射频激励产生电子模式，需要射频激励源、等离子体发生器、冷却装置等，使控制***比较复杂，等离子体发生器承载高温等离子体以及正离子的轰击，使得等离子体发生器使用寿命较短。

由于所采用电子枪为高压电子枪，英国TWI所研制的移动式拖罩结构极其复杂，通常工作模式为大型工件紧贴在拖罩周边移动，所谓移动式指的是工件移动。

冷阴极电子束源是一种基于等离子体阳极的电子束源，冷阴极电子束源采用了气体放电形成等离子体发射电子的模式，因此对真空度要求不严格，在5Pa～10^-2Pa均可正常工作。冷阴极电子束源的阴极是具有一定体积和重量的大厚度水冷铝基板，可长期承受正离子轰击，阴极寿命最长可达1000小时以上。冷阴极电子束源的阴极和阳极形状简单，无须复杂几何形状即可保障电子束流稳定输出。冷阴极电子束源的特殊电子发生技术，使得冷阴极高压冷阴极电子枪结构体积较小，冷阴极电子束源***的功率可以为1～600kW，功率密度最高可以达到10⁶W/cm2，功率10kW以下的冷阴极气体放电型高压冷阴极电子枪的总重量不超过10kg，外观形状和一个8磅的热水瓶接近。300kW/30kV的冷阴极高压冷阴极电子枪重量不超过50kg，高度小于500mm。

虽然冷阴极电子束源技术优势明显，但是由于工作电压低，电子穿透能力较差，使得这一性能优越的电子束源技术尚未在焊接领域得到大范围推广应用。

为了简化现有局部低真空移动式密闭拖罩设计制造难度，摆脱真空室体积对电子束焊接零部件尺寸的束缚，提出一种能够在大型工件表面移动的局部低真空拖罩结构，并将其应用于高压冷阴极电子束焊接技术领域，拓展高压冷阴极电子束源技术的应用范围。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置，以克服上述现有技术的不足。通过在冷阴极电子枪下端设置低真空密闭拖罩，低真空密闭拖罩能在焊接时提供一个局部低真空的环境，而不需要使整个焊接加工空间全部处于真空环境中，因此可以提高生产效率、降低成本；且低真空密闭拖罩能随冷阴极电子枪，与控制箱同步在横梁上移动，即低真空密闭拖罩所提供的“局部低真空的环境”是可移动的，使本发明的移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置能够摆脱真空室体积对电子束焊接零部件尺寸的束缚，提供一种能够在大型工件表面移动的局部低真空密闭拖罩。

为此，本发明提出一种移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置，其包括：

龙门架，其包括相间隔设置的两立柱，两所述立柱的上端通过横梁相连接，两所述立柱之间形成容置焊接工件的加工空间；

冷阴极电子枪，能移动的悬挂于所述横梁上；

低真空密闭拖罩，置于所述焊接工件上，所述低真空密闭拖罩的上部与所述冷阴极电子枪的下端连接为一体，并随所述冷阴极电子枪同步移动，所述冷阴极电子枪的枪口伸入至所述低真空密闭拖罩内，在所述低真空密闭拖罩的底部且位于所述冷阴极电子枪轴线位置设有电子束流输出口；

控制箱，与所述冷阴极电子枪并排悬挂于所述横梁上，在所述控制箱内至少设有拖罩真空抽吸机构，所述拖罩真空抽吸机构通过第一真空管道与所述低真空密闭拖罩相连通，用于将所述低真空密闭拖罩内抽真空。

如上述的移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置，其中，所述移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置还包括：

两导轨，两所述导轨沿纵向间隔设置且相互平行；两所述立柱的下端均开设有导轨槽，两所述立柱通过各自的所述导轨槽分别能纵向移动地与两所述导轨滑动配合。

如上述的移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置，其中，

所述龙门架还包括横向设置于两所述立柱顶部之间的横向驱动机构，所述横梁为横向丝杠；

所述横向驱动机构包括：沿横向平行设置的横向滑轨和所述横向丝杠，以及横向驱动电机、第一连接部件和第二连接部件；

所述横向滑轨上开设横向滑槽；所述横向驱动电机与所述横向丝杠相连接，所述横向驱动电机能驱动所述横向丝杠旋转；

所述第一连接部件上开设一第一螺纹孔，所述第一连接部件通过所述第一螺纹孔与所述横向丝杠螺纹配合；且所述第一连接部件的一端固设于所述冷阴极电子枪上，所述第一连接部件的另一端滑动嵌设于所述横向滑槽内；所述冷阴极电子枪通过所述第一连接部件与所述横向丝杠的螺纹配合在所述横向丝杠上横向移动；

所述第二连接部件上开设一第二螺纹孔，所述第二连接部件通过所述第二螺纹孔与所述横向丝杠螺纹配合；且所述第二连接部件的一端固设于所述控制箱上，所述第二连接部件的另一端滑动嵌设于所述横向滑槽内；

所述控制箱通过所述第二连接部件与所述横向丝杠的螺纹配合在所述横向丝杠上与所述冷阴极电子枪同步横向移动。

如上述的移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置，其中，所述移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置还包括连接所述第一连接部件和所述冷阴极电子枪的轴向驱动机构，所述轴向驱动机构包括：沿轴向平行设置的轴向滑轨和轴向丝杠，以及轴向驱动电机和冷阴极电子枪固定支座；

所述第一连接部件上还沿轴向开设有一贯通孔，所述轴向丝杠通过所述贯通孔与所述第一连接部件相连；

所述轴向滑轨上开设轴向滑槽，所述轴向滑轨固设于所述第一连接部件上；

所述轴向驱动电机与所述轴向丝杠相连接，所述轴向驱动电机能驱动所述轴向丝杠旋转；

所述冷阴极电子枪固定支座上开设一第三螺纹孔，所述冷阴极电子枪固定支座通过所述第三螺纹孔与所述轴向丝杠螺纹配合；所述冷阴极电子枪装设于所述冷阴极电子枪固定支座的一端，所述冷阴极电子枪固定支座的另一端滑动嵌设于所述轴向滑槽内；所述冷阴极电子枪通过所述冷阴极电子枪固定支座与所述轴向丝杠的螺纹配合能在所述轴向丝杠上轴向移动。

如上述的移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置，其中，所述电子束流输出口的边缘由外至内设有至少一层第一柔性裙边结构，所述低真空密闭拖罩下端面的边缘由外至内设有至少一层第二柔性裙边结构；所述第一柔性裙边结构和所述第二柔性裙边结构均具有能贴合于所述焊接工件表面的下端缘。

如上述的移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置，其中，所述第一柔性裙边结构和所述第二柔性裙边结构均为采用石棉布材料制成。

如上述的移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置，其中，所述低真空密闭拖罩的下端面装设有多个万向轮，各所述万向轮与所述低真空密闭拖罩的下端面之间均设有弹簧。

如上述的移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置，其中，所述低真空密闭拖罩的上端装设有能测量所述低真空密闭拖罩上端与所述焊接工件表面之间距离的距离传感器，当所述低真空密闭拖罩上端与所述焊接工件表面之间的距离小于设定值时，所述距离传感器向所述轴向驱动电机的控制器发送止动信号，制动所述轴向驱动电机，使得所述冷阴极电子枪和所述低真空密闭拖罩停止轴向向下移动。

如上述的移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置，其中，在所述控制箱内至少还设有电子枪真空抽吸机构，所述电子枪真空抽吸机构通过第二真空管道与所述冷阴极电子枪相连通，用于将所述冷阴极电子枪内抽真空。

如上述的移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置，其中，所述冷阴极电子枪为高压冷阴极电子枪，其电压为≤60千伏。

本发明提出的移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置的特点及优点为：

本发明设有的低真空密闭拖罩能在焊接时提供一个局部低真空的环境，而不需要使整个焊接加工空间全部处于真空环境中，因此可以提高生产效率、降低成本；且低真空密闭拖罩能随冷阴极电子枪，与控制箱同步在横梁上移动，即低真空密闭拖罩所提供的“局部低真空的环境”是可移动的，使本发明的移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置能够摆脱真空室体积对电子束焊接零部件尺寸的束缚，提供一种能够在大型工件表面移动的局部低真空焊接***；另外，低真空密闭拖罩连接冷阴极电子枪使本发明的结构简单，并能将其应用于高压冷阴极电子束焊接技术领域，拓展高压冷阴极电子束源技术的应用范围。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的轴向驱动机构的左视图；

图3为图2的俯视图；

图4为低真空密闭拖罩的结构示意图；

图5为低真空密闭拖罩的仰视图；

图6为万向轮的结构示意图；

图7为本发明的立体结构示意图。

附图符号说明：

1 导轨 7 轴向驱动机构

2 龙门架 71 轴向滑轨

21 立柱 711 轴向滑槽

211 导轨槽 72 轴向丝杠

22 横向驱动机构 73 轴向驱动电机

221 横向滑轨 74 冷阴极电子枪固定支座

2211 横向滑槽 741 第三螺纹孔

222 横向丝杠 8 横连杆

223 横向驱动电机 9 低真空密闭拖罩

224 第一连接部件 91 电子束流输出口

2241 第一螺纹孔 10 第二真空管道

2242 贯通孔 11 焊接工件

225 第二连接部件 12 距离传感器

2251 第二螺纹孔 13 真空传感器

3 冷阴极电子枪 14 法兰

31 水冷管道 15 万向轮

4 控制箱 16 万向轮安装底座

41 电子枪真空抽吸机构 17 弹簧

42 高压电源 18 第一柔性裙边结构

43 拖罩真空抽吸机构 19 第二柔性裙边结构

44 电缆 100 操作控制***

5 第一真空管道 101 冷却***

6 高压电缆 B 收弧位置

A 初始焊缝位置 C 箭头

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式：

如图1、如图4所示，本发明的移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置包括：龙门架2，其包括相间隔设置的两立柱21，两立柱21的上端通过横梁相连接，两立柱21之间形成容置焊接工件11的加工空间；冷阴极电子枪3，能移动的悬挂于横梁上；低真空密闭拖罩9，置于焊接工件11上，低真空密闭拖罩9的上部与冷阴极电子枪3的下端连接为一体，并随冷阴极电子枪3同步移动，冷阴极电子枪3的枪口伸入至低真空密闭拖罩9内，在低真空密闭拖罩9的底部且位于冷阴极电子枪3轴线位置设有电子束流输出口91；控制箱4，与冷阴极电子枪3并排悬挂于横梁上，在控制箱4内至少设有拖罩真空抽吸机构43，拖罩真空抽吸机构43通过第一真空管道5与低真空密闭拖罩9相连通，用于将低真空密闭拖罩9内抽真空。本发明的移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置设有的低真空密闭拖罩9，能在焊接时提供一个局部低真空的环境，具体是指低真空密闭拖罩9内的真空度为1mbar(即100Pa)，而不需要使整个焊接加工空间全部处于真空环境中，因此可以提高生产效率、降低成本；且低真空密闭拖罩9能随冷阴极电子枪3，与控制箱4同步在横梁上移动，即低真空密闭拖罩9所提供的“局部低真空的环境”是可移动的，使本发明的移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置能够摆脱真空室体积对电子束焊接零部件尺寸的束缚，提供一种能够在大型工件表面移动的局部低真空焊接***；另外，低真空密闭拖罩9连接冷阴极电子枪3使本发明的结构简单，并能将其应用于高压冷阴极电子束焊接技术领域，拓展高压冷阴极电子束源技术的应用范围。

其中，冷阴极电子枪3与低真空密闭拖罩9之间可通过法兰14相连接。本发明对冷阴极电子枪3与低真空密闭拖罩9之间的连接方式不做限定。较佳地，当采用法兰连接时，还设有密封垫对冷阴极电子枪3与低真空密闭拖罩9之间进行密封。

在一个可行的实施例中，移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置还包括：两导轨1，两导轨1沿纵向间隔设置且相互平行；两立柱21的下端均开设有导轨槽211，两立柱21通过各自的导轨槽211分别能纵向移动地与两导轨1滑动配合。本发明所述的“纵向”为图1中垂直于纸面的方向，“横向”为在图1纸面内的水平方向，“轴向”为图1纸面内的竖直方向。当龙门架2的两立柱21在两导轨1上纵向移动时，低真空密闭拖罩9能随冷阴极电子枪3，与控制箱4随龙门架2同步纵向移动。

进一步地，龙门架2还包括横向设置于两立柱21顶部之间的横向驱动机构22，横梁为横向丝杠222；横向驱动机构22包括：沿横向平行设置的横向滑轨221和横向丝杠222，以及横向驱动电机223、第一连接部件224和第二连接部件225；横向滑轨221上开设横向滑槽2211；横向驱动电机223与横向丝杠222相连接，横向驱动电机223能驱动横向丝杠222旋转；第一连接部件224上开设一第一螺纹孔2241，第一连接部件224通过第一螺纹孔2241与横向丝杠222螺纹配合；且第一连接部件224的一端固设于冷阴极电子枪3上，第一连接部件224的另一端滑动嵌设于横向滑槽2211内；冷阴极电子枪3通过第一连接部件224与横向丝杠222的螺纹配合在横向丝杠222上横向移动；第二连接部件225上开设一第二螺纹孔2251，第二连接部件225通过第二螺纹孔2251与横向丝杠222螺纹配合；且第二连接部件225的一端固设于控制箱4上，第二连接部件225的另一端滑动嵌设于横向滑槽2211内；控制箱4通过第二连接部件225与横向丝杠222的螺纹配合在横向丝杠222上与冷阴极电子枪3同步横向移动。当设于两立柱21顶部之间的横向驱动机构22作用时，悬挂于横向驱动机构22上的冷阴极电子枪3(及低真空密闭拖罩9)和控制箱4，即会在横向驱动机构22的驱动作用下同步横向移动。本发明的移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置，通过设置能同步纵向和横向移动的控制箱4和冷阴极电子枪3，及与冷阴极电子枪3相连的低真空密闭拖罩9，实现了焊接装置的可移动，使本发明的移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置，能够摆脱真空室体积对电子束焊接零部件尺寸的束缚，提供一种能够在大型工件表面移动的局部低真空密闭拖罩，并能将其应用于高压冷阴极电子束焊接技术领域，拓展高压冷阴极电子束源技术的应用范围。

其中，横向丝杠222可通过轴承与龙门架2的立柱21相连接(图中未示)，第一连接部件224的一端可通过焊接等方式固设于冷阴极电子枪3上，第二连接部件225的一端也可通过焊接等方式固设于控制箱4上，本发明对上述连接方式不做限定。与横向丝杠222相连接的横向驱动电机223作用时，能驱动横向丝杠222带动冷阴极电子枪3与控制箱4同步横向移动，当横向驱动电机223正转或反转时，冷阴极电子枪3与控制箱4可实现朝向不同方向的移动，例如图1中箭头C所指的左向或与其相反的右向。

较佳地，第一连接部件224与第二连接部件225之间固设一横连杆8。横连杆8与第一连接部件224及第二连接部件225之间可通过焊接等方式进行连接，本发明对此不做限定。第一连接部件224与第二连接部件225之间固设的横连杆8，能保证冷阴极电子枪3与控制箱4在横向丝杠222上往复移动时，不会发生碰撞等意外情况，不同的横连杆8的长度决定了冷阴极电子枪3与控制箱4之间的距离，距离的具体数值可根据实际情况进行选择。

更进一步地，如图2、图3所示，移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置还包括连接第一连接部件224和冷阴极电子枪3的轴向驱动机构7，轴向驱动机构7包括：沿轴向平行设置的轴向滑轨71和轴向丝杠72，以及轴向驱动电机73和冷阴极电子枪固定支座74；第一连接部件224上还沿轴向开设有一贯通孔2242，轴向丝杠72通过贯通孔2242与第一连接部件224相连；轴向滑轨71上开设轴向滑槽711，轴向滑轨71固设于第一连接部件224上；轴向驱动电机73与轴向丝杠72相连接，轴向驱动电机73能驱动轴向丝杠72旋转；冷阴极电子枪固定支座74上开设一第三螺纹孔741，冷阴极电子枪固定支座74通过第三螺纹孔741与轴向丝杠72螺纹配合；冷阴极电子枪3装设于冷阴极电子枪固定支座74的一端，冷阴极电子枪固定支座74的另一端滑动嵌设于轴向滑槽711内；冷阴极电子枪3通过冷阴极电子枪固定支座74与轴向丝杠72的螺纹配合能在轴向丝杠72上轴向移动。第一连接部件224上的贯通孔2242内可设置轴承，轴向丝杠72的一端通过轴承与第一连接部件224相连；第一连接部件224的一端可通过焊接等方式固设于冷阴极电子枪3上，轴向滑轨71可通过焊接等方式固设于第一连接部件224上，本发明对上述连接方式不做限定。与轴向丝杠72相连接的轴向驱动电机73作用时，能驱动轴向丝杠72带动冷阴极电子枪3沿轴向移动，当轴向驱动电机73正转或反转时，冷阴极电子枪3可实现轴向上下移动。

较佳地，电子束流输出口91的边缘由外至内设有至少一层第一柔性裙边结构18，低真空密闭拖罩9下端面的边缘由外至内设有至少一层第二柔性裙边结构19；第一柔性裙边结构18和第二柔性裙边结构19均具有能贴合于焊接工件11表面的下端缘。在本发明的移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置工作时，第一柔性裙边结构18与第二柔性裙边结构19的下端缘均贴合于焊接工件11的表面，采用柔性材料制成的第一柔性裙边结构18与第二柔性裙边结构19均起防护作用，可防止对焊接工件11的过度磨损。

其中，第一柔性裙边结构18和第二柔性裙边结构19均为采用石棉布材料制成。第一柔性裙边结构18和第二柔性裙边结构19还可采用其他耐高温的柔性材料制成，本发明对制成第一柔性裙边结构18和第二柔性裙边结构19的柔性材料不做限定，只要是能实现防止对焊接工件11过度磨损的已知材料即可。

进一步地，如图6所示，低真空密闭拖罩9的下端面装设有多个万向轮15，各万向轮15与低真空密闭拖罩9的下端面之间均设有弹簧17。多个万向轮15用于支撑低真空密闭拖罩9的运动；在各万向轮15与低真空密闭拖罩9的下端面之间设置的弹簧17，是便于调整低真空密闭拖罩9与焊接工件11之间的贴合程度，同时也具有一定的缓冲作用。

其中，如图5所示，低真空密闭拖罩9的下端面还可设有多个万向轮安装底座16，多个万向轮15可通过万向轮安装底座16装设于低真空密闭拖罩9的下端面。

较佳地，低真空密闭拖罩9的上端装设有能测量低真空密闭拖罩9上端与焊接工件11表面之间距离的距离传感器12，当低真空密闭拖罩9上端与焊接工件11表面之间的距离小于设定值时，距离传感器12向轴向驱动电机73的控制器发送止动信号，制动轴向驱动电机73，使得冷阴极电子枪3和低真空密闭拖罩9停止轴向向下移动，以防止低真空密闭拖罩9被压坏。

更进一步地，在控制箱4内至少还设有电子枪真空抽吸机构41，电子枪真空抽吸机构41通过第二真空管道10与冷阴极电子枪3相连通，用于将冷阴极电子枪3内抽真空。

其中，控制箱4内还安装有高压电源42，冷阴极电子枪3通过高压电缆6与高压电源42相连接。高压电源42用于向冷阴极电子枪3输出高压。控制箱4内的电子枪真空抽吸机构41和拖罩真空抽吸机构43的开启和关闭由控制***100控制。

在一个可行的实施例中，冷阴极电子枪3为高压冷阴极电子枪，其电压为≤60千伏。

如图7所示，进一步说明本发明的移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置的工作过程：

步骤1：操作控制***100发出运动控制指令，启动横向驱动机构22，使控制箱4、冷阴极电子枪3及低真空密闭拖罩9移动到初始焊缝位置A点，使输出束流沿冷阴极电子枪3的轴线方向指向焊缝中心；此时，在焊接工件11的表面形成局部低真空工作区域；

步骤2：启动纵向驱动机构7，使低真空密闭拖罩9上的多层第一裙边结构18及第二裙边结构19均与焊接工件11的表面紧密贴合，同时，检测低真空密闭拖罩9上所设距离传感器12的信号，避免低真空密闭拖罩9被压坏；

步骤3：启动电子枪真空抽吸机构41和拖罩真空抽吸机构43，当冷阴极电子枪3的真空度为1Pa，真空传感器13检测到的低真空密闭拖罩9内的真空度为100Pa左右时，启动高压电源42，使得冷阴极电子枪3输出束流；

步骤4：使龙门架2沿着轨道1带动控制箱4、冷阴极电子枪3及低真空密闭拖罩9沿着焊缝进行纵向移动，至龙门架2移动到焊接工件11的收弧位置B点；

步骤5：操作控制***100发出停止运动控制指令，停止纵向运动，同时关闭高压电源42，关闭输出束流；

步骤6：操作控制***100关闭电子枪真空抽吸机构41和拖罩真空抽吸机构43；

步骤7：启动放气步骤，当真空传感器13检测到的低真空密闭拖罩9内的真空度达到大气压后，操作控制***100启动轴向驱动机构7，将冷阴极电子枪3及低真空密闭拖罩9与焊接工件11分离；

步骤8：检查焊缝，若焊缝质量完好，则进入下一工序；

步骤9：若焊缝质量有缺陷，再将控制箱4和冷阴极电子枪3移动到未焊透位置；重复操作步骤1～步骤8，进行补焊。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。

Claims (8)

1.一种移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置，其特征在于，所述移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置包括：

龙门架，其包括相间隔设置的两立柱，两所述立柱的上端通过横梁相连接，两所述立柱之间形成容置焊接工件的加工空间；

冷阴极电子枪，能移动的悬挂于所述横梁上；

低真空密闭拖罩，置于所述焊接工件上，所述低真空密闭拖罩的上部与所述冷阴极电子枪的下端连接为一体，并随所述冷阴极电子枪同步移动，所述冷阴极电子枪的枪口伸入至所述低真空密闭拖罩内，在所述低真空密闭拖罩的底部且位于所述冷阴极电子枪轴线位置设有电子束流输出口；

控制箱，与所述冷阴极电子枪并排悬挂于所述横梁上，在所述控制箱内至少设有拖罩真空抽吸机构，所述拖罩真空抽吸机构通过第一真空管道与所述低真空密闭拖罩相连通，用于将所述低真空密闭拖罩内抽真空；

在所述控制箱内至少还设有电子枪真空抽吸机构，所述电子枪真空抽吸机构通过第二真空管道与所述冷阴极电子枪相连通，用于将所述冷阴极电子枪内抽真空；

所述低真空密闭拖罩的下端面装设有多个万向轮，各所述万向轮与所述低真空密闭拖罩的下端面之间均设有弹簧。

2.如权利要求1所述的移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置，其特征在于，所述移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置还包括：

两导轨，两所述导轨沿纵向间隔设置且相互平行；两所述立柱的下端均开设有导轨槽，两所述立柱通过各自的所述导轨槽分别能纵向移动地与两所述导轨滑动配合。

3.如权利要求2所述的移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置，其特征在于，

所述龙门架还包括横向设置于两所述立柱顶部之间的横向驱动机构，所述横梁为横向丝杠；

所述横向驱动机构包括：沿横向平行设置的横向滑轨和所述横向丝杠，以及横向驱动电机、第一连接部件和第二连接部件；

所述横向滑轨上开设横向滑槽；所述横向驱动电机与所述横向丝杠相连接，所述横向驱动电机能驱动所述横向丝杠旋转；

所述第一连接部件上开设一第一螺纹孔，所述第一连接部件通过所述第一螺纹孔与所述横向丝杠螺纹配合；且所述第一连接部件的一端固设于所述冷阴极电子枪上，所述第一连接部件的另一端滑动嵌设于所述横向滑槽内；所述冷阴极电子枪通过所述第一连接部件与所述横向丝杠的螺纹配合在所述横向丝杠上横向移动；

所述第二连接部件上开设一第二螺纹孔，所述第二连接部件通过所述第二螺纹孔与所述横向丝杠螺纹配合；且所述第二连接部件的一端固设于所述控制箱上，所述第二连接部件的另一端滑动嵌设于所述横向滑槽内；

所述控制箱通过所述第二连接部件与所述横向丝杠的螺纹配合在所述横向丝杠上与所述冷阴极电子枪同步横向移动。

4.如权利要求3所述的移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置，其特征在于，所述移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置还包括连接所述第一连接部件和所述冷阴极电子枪的轴向驱动机构，所述轴向驱动机构包括：沿轴向平行设置的轴向滑轨和轴向丝杠，以及轴向驱动电机和冷阴极电子枪固定支座；

所述第一连接部件上还沿轴向开设有一贯通孔，所述轴向丝杠通过所述贯通孔与所述第一连接部件相连；

所述轴向滑轨上开设轴向滑槽，所述轴向滑轨固设于所述第一连接部件上；

所述轴向驱动电机与所述轴向丝杠相连接，所述轴向驱动电机能驱动所述轴向丝杠旋转；

所述冷阴极电子枪固定支座上开设一第三螺纹孔，所述冷阴极电子枪固定支座通过所述第三螺纹孔与所述轴向丝杠螺纹配合；所述冷阴极电子枪装设于所述冷阴极电子枪固定支座的一端，所述冷阴极电子枪固定支座的另一端滑动嵌设于所述轴向滑槽内；所述冷阴极电子枪通过所述冷阴极电子枪固定支座与所述轴向丝杠的螺纹配合能在所述轴向丝杠上轴向移动。

5.如权利要求1所述的移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置，其特征在于，所述电子束流输出口的边缘由外至内设有至少一层第一柔性裙边结构，所述低真空密闭拖罩下端面的边缘由外至内设有至少一层第二柔性裙边结构；所述第一柔性裙边结构和所述第二柔性裙边结构均具有能贴合于所述焊接工件表面的下端缘。

6.如权利要求5所述的移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置，其特征在于，所述第一柔性裙边结构和所述第二柔性裙边结构均为采用石棉布材料制成。

7.如权利要求4所述的移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置，其特征在于，所述低真空密闭拖罩的上端装设有能测量所述低真空密闭拖罩上端与所述焊接工件表面之间距离的距离传感器，当所述低真空密闭拖罩上端与所述焊接工件表面之间的距离小于设定值时，所述距离传感器向所述轴向驱动电机的控制器发送止动信号，制动所述轴向驱动电机，使得所述冷阴极电子枪和所述低真空密闭拖罩停止轴向向下移动。

8.如权利要求1所述的移动式局部低真空冷阴极电子束焊接装置，其特征在于，所述冷阴极电子枪为高压冷阴极电子枪，其电压为≤60千伏。