电子束焊接范例.pptx

电子束焊接参考文献：现代焊接技术；张应立；2011版 主要内容 电子束焊概述 电子束焊设备 电子束焊工艺 电子束焊应用实例 电子束焊概述 一 电子束焊的原理与发展历史 电子束焊原理如图9-1所示。阴极加热后发射电 子，电子在加速电压的作用下，被加速到光速的0.3 ~0.7倍，形成高速电子束流，经电子透镜（聚焦线 圈）聚焦，偏转线圈导向，高速电子束流导入焊接 区。高速电子束流撞击工件，电子动能转变成热能， 使金属迅速熔化和蒸发。在高压金属蒸汽的作用下， 熔化金属被排开，为电子束流继续撞击深层的固态 金属创造了条件。在不断的撞击过程中，电子束迅 速在工件上钻出一小孔，小孔周围被液态金属所包 围。随着电子束与工件的相对位移，液态金属沿小 孔周围流向熔池后部，随后冷却凝固成焊缝。 电子束焊的特点 电子束经聚焦之后，能量特别集中，功率密度高106~1018W/cm2以上，比电弧功率密度高100~1000倍。另外，由于电子的荷质比高达1.67×10nC/kg，便于通过电磁场对电子束进行快速而精确地控制。基于上述电子束的特点及焊接时要求的真空条件，使电子束焊接具有下列主要特点。 电子束焊的优点： ①电子束穿透能力强，焊接深宽比（即熔深与熔宽之比）大，一般电弧的深宽比＜2∶1，而电子束的深宽比可达50∶1，单道焊缝可穿透100mm以上，可以实现大厚度、不开坡口的单道焊。 ②焊接速度是氩弧焊的几倍至几十倍，可达每分钟几百毫米至几十米。 ③热影响区小，工件变形小，焊后工件收缩量及翘曲角要比弧焊低很多，能保持足够的精度，可作为较精密件的终了工序。 ④电子束的工作距离大，可达几百毫米，而电弧的长度仅为几毫米。 ⑤电子束功率的调节范围宽，可在1kW至几百千瓦之间进行调节。 ⑥电子束便于用电磁控制，参量易于调节，工艺适应性强，可达性好，易于实现难于接近部位的焊接和复杂形状焊缝的自动焊。通过电子束扫描熔池，可以消除焊缝缺陷，易获得质量稳定的产品。 ⑦可焊接各种难熔金属，还可以对很多异种金属直接焊接，甚至可进行陶瓷和金属的焊接。 ⑧可将难于整体加工的零件分解为易加工的几部分，再用电子束焊成一体，从而简化加工工艺，亦可满足特殊结构要求。 ⑨真空电子束焊不仅可以防止氧、氮等气体对熔化金属的污染，而且对熔化焊缝金属有净化除气的作用，这就特别适合于活泼金属的焊接。 ⑩用来焊接真空密封件，焊后能保持真空状态。 电子束焊的缺点： ①电子束焊的设备复杂，制造和维修有一定的难度，设备一次性投资较大。 ②真空电子束焊时，被焊工件尺寸、形状受真空室的限制。 ③接头边缘加工和装配质量要求高，电子束易受杂散电磁场的干扰，影响焊接质量。 ④电子束焊接时产生X射线，需要加强防护，以保证操作人员的健康和安全。 电子束焊的类型及应用范围 电子束焊适用于其他焊接方法有困难的熔化焊接，如高熔点易氧化材料、钛及其合金、低合金超高强度结构钢、高合金钢及奥氏体型不锈钢等，纯铜及异种金属材料采用电子束焊亦可获满意的效果。同时，可焊难以施焊、形状复杂的工件和无法接近位置的焊件。可焊接最薄的焊件＜0.1mm，最厚焊件可一次焊透300mm。 由于电子束焊时焊件所处环境的真空度不同，电子束散色程度不同，电子束流密度和相应的功率密度不同。根据束流密度与真空度的关系，将电子束焊接按工件所处环境真空度不同分为高真空电子束焊、低真空电子束焊、非真空电子束焊3类。 非真空电子束焊接不需要真空室，是在大气压下进行的焊接。因此，焊件尺寸摆脱了真空室限制，省去了抽空时间，这就带来了如下特点： (1)可连续焊接大型工件的长焊缝，仍不同程度地保持着真空电子束焊的特点，焊接速度比氩弧焊高10?倍以上，收缩变形可以仅为氩弧焊的十分之一，焊缝深宽比可达5:1； (2)非真空电子束的束斑直径一般在1.5～2.5mm?之间，且焊缝断面形状呈花瓶状，因此对接头间隙和电子束对中要求不像真空电子束焊接那样严格。 电子束焊接的应用范围（如表9-2所示） 电子束焊设备 电子束焊机的分类 电子束焊的焊接设备一般可按真空 状态和加速电压分类。按真空状态不同 可分为真空型、局部真空型、非真空型； 按电子枪加速电压的高低不同可分为高 压型（60~150kV)、中压型（40~60kV）、 低压型（＜40kV）。各种电子束焊机的 类