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第十五章 电子束焊接 北京铁路局石家庄职工培训基地 主讲：邢建章 职务：工程师 E-maiI:xingjz55@ 第十五章 电子束焊接 第一节 电子束焊基本原理和特点 一、电子束焊基本原理 电子束焊是一种尖端焊接技术，它是由电子枪产生的电子束流，在强电场的作用下，以极快的速度轰击焊件表面，由于电子运动受阻而被制动，即将动能转化为热能熔化焊件，从而形成牢固的接头的方法。 真空电子束焊 第一节 电子束焊基本原理和特点 二、电子束焊的基本特点 1．电子束能量密度很高，一般可达电弧焊的5000－l0000 倍，因此可以形成极高的焊接速度，电子束又因电流很小，其对工件的热输入量很小，因此热影响区和焊件变形极小。 2．焊缝金属质量高 大多数情况下电子束焊是在真空条件下进行，因此不受大气污染和氧化，可获得高纯度的致密焊缝。 3．可焊接各类难熔金属 如铝、钛、锆、钼、钨等高合金钢以及不锈钢等材料，也适用于异种金属以及金属与非金属间的焊接、热处理后的零件的焊接与缺陷的修补。 4．应用领域广泛 电子束焊在机械制造、航空航天、精密仪表、原子能开发等工业领域均有广泛的应用。 第二节 电子束焊工作原理与分类 一、电子束焊的分类 电子束焊的分类很多，按被焊工件所处环境可分为真空电子束焊，等离子电子束焊、局部真空电子束焊以及非真空电子束焊，目前使用最广泛的是真空电子柬焊，本章主要介绍真空电子束焊。 电子束焊接的双金属锯条 二、真空电子束焊 (一)真空电子束焊结构的组成 真空电子束焊可分为低压型(15－60kV)和高压型(100－150kV)两类。为了获得较大的焊缝熔深，可采用高压型的电子束焊机，但采用高压型焊机时，对高压绝缘、高压机穿以及X射线强烈辐射等问题要十分注意，因此必须对焊机和安全防护提出更高的要求。 第二节 电子束焊工作原理与分类 目前国际上大都采用低压型电子束焊，为保证熔深可通过增加电子束能量密度来提高熔深，还可以依靠电子枪电极结构设计的合理性和制造的精密性来提高束流密度。 采用低压型电子束焊具有很多优点，如设备制造成本低、X射线辐射影响小、容易防护、以及电子枪工作比较稳定等。 真空电子束焊设备和装置通常是由电子枪，工作室、真空系统、电源及电气控制系统等部件。 第二节 电子束焊工作原理与分类 电子束焊接原理示意图 第二节 电子束焊工作原理与分类 1．电子枪 电子枪是真空电子束焊机的重要部件，它是发射电子束，并能使之向焊件加速、聚焦及偏转的组合装置。电子枪按结构形式可分为，移动式和固定式两种；按阴极加热形式可分为，直热式和间热式两种；按电子束电流值可分为，强流枪和弱流枪两种；按加速电压值可分为，低压电子枪和高压电子枪两种。为保证安全，在焊接电子枪中采用热电子发射能力强而且不易“中毒”的材料作阴极，常用的材料有钨、钼、六硼化镧等。 第二节 电子束焊工作原理与分类 2．焊接室 一般真空焊接室为方形结构，尺寸为860×530×740mm。焊接室的形状要根据焊件的尺寸和形状来决定，目前焊接室采用低碳钢、复合钢板或不锈钢等材料制成圆形、矩形或方形等几种，焊接室内部要求非常光洁，防止粘附空气和潮气，这样有利于提高真空度和缩短抽气时间。对于高压电子束焊真空室的要求还应增加对x射线的防护，即在焊接室外部贴附铅板。 3．电源系统 高压电源系统主要由高压电源、偏压电源和灯丝电源等部分组成。由于电子束经常短路，要求高压直流电源能承受短路电流和过电压的冲击，目前在生产中使用的高压电源，其焊接加速电压可在O－60kV范围内进行无极调节。 第二节 电子束焊工作原理与分类 4．阴极加热电源 直热式阴极加热电源可采用直流滤波直流电源，电源的输出电压和电流取决于所用阴极形状和尺寸，对于带状钨极，加热电压约为5－10V，加热电流约为lO－70A。间热式阴极通常为电子轰击式，除加热灯丝的电源外，轰击电压为若干千伏特，轰击电子流为100－200mA。 第二节 电子束焊工作原理与分类 5．偏压电源 间热式电子枪采用可调直流偏压电源，在加速电压不变时，当调节偏压时，轰击阴极的电流变化，即可控制电子束电流的变化。可调直流偏压一般在O－2kV之间无极调节。 6．灯丝电源 一般采用低压交流电源，灯丝电源最好使用稳压装置，以保持电子枪灯丝电源的稳定不变，从而保证电子束电流的稳定。灯丝交流电源采取的电压为22－30V，电流为20－30A． 第二节 电子束焊工作原理与分类 7．控制系统 控制系统