电子束焊接技术发展历史、现状及展望（Ⅰ）.pdfVIP

维普资讯 航天制造技术 2003年2月第1期 ■者按：电子柬焊接是一种先进、成熟的高能柬焊接技术，在国外航空、航天、核能、动力、机械、汽车、电 子医疗器械等众多嗣造技术领域发挥了重要作用，产生了巨大效益。在我国实现工业化的进程中，先进 的电子柬焊接技术在我国嗣造业中还蕴藏着巨大的应用潜力和广阔的开发空同。作者通过对大量资料 的分析研究，撰写此文，旨在宣传、推动、发展我国的电子柬焊接技术。本刊将分期连载，以飨读者。 电子束焊接技术发展历史、现状及展望 (工) 首都航天机械公司 刘春飞 张益坤 文摘 回顾了电子束焊接技术的产生、发展历史，论述了电子束焊接的特点、分类，对国内外各时期 电子束焊接发展情况做了介绍，展望了电子束焊接技术的发展趋势，并对进一步发展我国电子束焊接技 术提出了建议。 主题词 电子束焊接 电子束焊接设备 现状及展望 建议 l 电子束焊接技术的起源 子，在所有荷电的物质基本粒子中，电子具有最 小的质量，并可以用很简单的方法获得自由状态 1．1 电子束的发现 的电子。 电子束的发现，至今已有 100多年的历史， 到了上个世纪2O年代，人们开始认识到轴 还在人们了解电子的性能之前，曾经有过 “阴极 对称电场和磁场对电子具有聚焦能力，建立了电 极射线” (cathode--ray)的名称。早在 1879年 子光学理论。在这一理论指导下，人们开始有意 SirWilliamCrookes发现在阴极射线管中的铂阳 识地利用电子在电场、磁场中的运动规律，制作 极因被阴极射线轰击而熔化的现象。又过了差不 了各种电子束器件，使电子束的非热学应用有了 多2O年，在 1897年J．J．Thompson的研究工作 飞速发展。对现代科学技术发展有着重要推动作 证明，所谓的阴极射线实际就是电子束。到了上 用的示波管及电子示波器、电视发送管 (摄像 个世纪初的1907年，MarcelloVonPirani进一步 管)、电视接收管 (显象管)以及电子显微镜 发现了电子束作为高能量密度热源的可能性， 等，都是在那之后，即上个世纪3O年代后陆续出 他第一次用电子束做了熔化金属的试验，成功 现的。 地熔炼了钽。 1948年前西德的K．H．Steigerwald博士在致 但是在当时，人们还没有掌握电子运动的规 力于研究更高工作频率的电子示波器时，发现 律，只能凭经验通过实践逐步摸索，逐渐认识到 高功率密度的电子束可以熔化、烧蚀、冲刷金 电子是物质的最基本的、稳定的荷 (负)电粒 属的现象。在继续深入研究这一现象的基础上， 收稿 13期： 维普资讯 航天制造技术 2003年2月第 期 他在 1951年申请了在各种材料上钻孔的电子束 设备的专利。1952年K．H．Steigerwald博士在 蔡司公司 (zeiss)制造了第一台电子束加工机。 这样，在德国，在电子束的非热学应用迅速发展 的同时，电子束的热学应用—— 电子束加工，包 括电子束钻孔、电子束铣削、电子束刻蚀等也得 到了迅速发展。其实这些加工机也可以用于焊 接，并显示出深穿透效果。但由于战败的德国不 能发展核工业，没有在真空中进行焊接的需求牵 引，所以电子束焊接在当时的德国并没有引起重 视，而电子束加工却得到了长足发展，但这却为 后来德国发展高压型电子束焊接奠定了技术基 图1Stohr焊机示意图 础。 1．2 电子束焊接的出现