电子束焊接资料.ppt

第一单元 电子束焊 1.1 电子束焊概述 1.2 电子束焊设备 1.3 电子束焊工艺 1.4 典型材料的电子束焊 1.5 电子束焊的安全防护 1.1电子束焊概述 1.1.1电子束焊的基本原理 1.1.2 电子束焊的特点及分类 1.1.3电子束焊的适用范围 1.1.1 电子束焊的基本原理 电子束焊（Electronic Beam Welding，EBW）是指在真空或非真空环境中，利用汇聚的高速电子流轰击焊件接缝处所产生的热能，使被焊金属熔合的一种焊接方法。电子束焊是一种高能束流焊接方法。 1.1.1 电子束焊的基本原理 电子束的产生：电子束从电子枪中产生。一定功率的电子束经透镜聚焦后，电子束电流为20 ~ 1000mA，焦点直径约为0.1 ~ 1mm，功率密度可达106 W/cm2以上，比普通电弧功率密度高100 ~ 1000倍，属于高能束流。 1.1.1 电子束焊的基本原理 电子束撞击到焊件表面，电子的动能就转变为热能，使金属迅速熔化和蒸发。在高压金属蒸气的作用下熔化的金属被排开，电子束就能继续撞击深处的固态金属，同时很快在被焊焊件上“钻”出一个匙孔（见图），小孔的周围被液态金属包围。 随着子束与焊件的相对移动，液态金属沿小孔周围流向熔池后部，逐渐冷却、凝固形成了焊缝。 1.1.1 电子束焊的基本原理 在电子束焊接过程中，焊接熔池始终存在一个匙孔。匙孔的存在，从根本上改变了焊接熔池的传质、传热规律，由一般熔焊方法的“热导焊”转变为“穿孔焊”。 1.1.2 电子束焊的特点及分类 1．电子束焊的优点 电子束穿透能力强，焊缝深宽比大。 焊接速度快，热影响区小，焊接变形小。 焊缝纯度高，接头质量好。 再现性好，工艺适应性强。 可焊材料多。 1.1.2 电子束焊的特点及分类 2．电子束焊的缺点 设备比较复杂，投资大，费用较昂贵； 电子束焊要求接头位置准确，间隙小而且均匀，焊前对接头加工、装配要求严格； 真空电子束焊接时，被焊工件尺寸和形状常常受到工作室的限制； 电子束易受杂散电磁场的干扰，影响焊接质量； 电子束焊接时产生X射线，需要操作人员严加防护。 1.1.2 电子束焊的特点及分类 3. 电子束焊的分类 根据被焊工件所处环境的真空度可将电子束焊分为：高真空电子束焊、低真空电子束焊和非真空电子束焊 三种。  高真空电子束焊接是在真空度为10-4～10-1Pa的环境下进行，具有良好的真空条件，电子束很少发生散射，可以保证对熔池的“保护”，防止金属元素的氧化和烧损。 适用于活性金属、难熔金属和质量要求高的工件焊接，也适用于各种形状复杂零件的精密焊接。 低真空电子束焊：在真空度为10-1～10Pa范围内进行。由于只需要抽到低真空，减小了抽真空的时间，从而加速焊接过程，提高了生产效率。 适用于大批量零件的焊接和生产线上使用。 非真空电子束焊接：电子束是在真空条件下产生的，然后穿过一组光阑、气阻通道和若干级预真空小室，射到处于大气压力下的工件上。非真空电子束焊接能够达到的最大熔深为30mm。 由于不需真空室，因而可以焊接尺寸大的工件，生产率较高。 1.1.3 电子束焊的适用范围 应用领域：由于电子束焊接具有焊接深度大、焊缝性能好、焊接变形小、焊接精度高、并有较高的生产率等特点。因此，在航空航天、汽车制造、压力容器、电力及电子等工业领域中得到了广泛地应用，能够实现特殊难焊材料的焊接。 可焊接的材料：除含有大量高蒸气压元素的材料外，一般熔焊能焊的金属，都可以采用电子束焊，如铁、铜、镍、铝、钛及其合金等。此外，还能焊接稀有金属、活性金属、难熔金属和非金属陶瓷等；焊接熔点、热导率、溶解度相差很大的异种金属。焊接热处理强化或冷作硬化的材料，而接头的力学性能不发生变化。 焊件的结构形状和尺寸： 单道焊接厚度超过100mm的碳素钢，厚度超过400mm的铝板，焊接时无需开坡口和填充金属； 焊薄件的厚度可小于2.5mm，甚至薄到0.025mm 可焊厚薄相差悬殊的焊件。 1.1.3 电子束焊的适用范围 焊件的结构形状和尺寸： 真空电子束焊焊件的形状和尺寸必须控制在真空室容积允许的范围内； 非真空电子束焊不受此限制，可以焊接大型焊接结构，但必须保证电子枪底面出口到焊件上表面的距离，一般在12～50mm之间，其可焊厚度单面焊时一般很少超过10mm。 有特殊要求或特殊结构的焊件： 焊接内部需保持真空度的密封件，靠近热敏元件的焊件，形状复杂而且精密的零部件； 施焊具有两层或多层接头的焊件，这种接头层与层之间可以有几十毫米的空间间隔。 1.2 电子束焊设备 1.2.1 电子束焊机的组成 1.2.2 电子束焊机的选用 1.2.1 电子束焊机的组成 电子束焊机可按真空状态和加速电压分类： 按真空状态：真