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1、高能束焊接课程之电子束焊接张秉刚哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室,材料楼对面KH205室86412911-601,目 录,第二章 电子束焊接原理及设备电子束焊接基本原理电子束焊接设备,第三章 真空电子束焊接工艺焊接规范参数及其对焊缝成形的影响电子束焊接接头设计真空电子束焊接工艺过程电子束焊缝常见缺陷及防止措施安全防护现场讲解及焊接演示（实验室）,第一章 绪 论,1954年法国J.A.Stohr博士成功焊接了核反应堆燃料包壳，标志电子束焊接金属获得成功；,第一章 绪 论,1.1.1 电子束焊接发展简史,电子束焊接技术起源于德国，1948年前西德物理学家K.H.Steigerwald首
2、次提出用电子束焊接的设想；,电子束的发现迄今已有100多年的历史；,1957年11月，在法国巴黎召开的国际原子能燃料元件技术大会上公布了该技术，电子束焊接被确认为一种新的焊接方法；,1958年开始，美国、英国、日本及前苏联开始进行电子束焊接方面的研究；,上世纪60年代后，我国开始从事电子束焊接研究；,1.1 电子束焊接技术概述,(2) 电子束焊接能量转换特点能量传递热量析出部位能量转换机理,第一章 绪 论,1.1.2 电子束焊接基本概念及其能量转换特点,(1) 什么是电子束焊接,焊接过程焊缝形状,第一章 绪 论,1.2 电子束焊接分类、特点及应用,1.2.1 电子束焊接分类,(1) 按照电子束
3、加速电压不同,低压电子束焊接(U=15-30Kv),中压电子束焊接(U=40-60Kv),高压电子束焊接(U=100-150Kv),超高压电子束焊接(U300Kv),第一章 绪 论,1.2.1 电子束焊接分类(2) 按照真空度不同,高真空电子束焊接(10-3-10-6 torr),低真空电子束焊接(10-2-0.5 torr),非真空电子束焊接(大气中),(3) 按照焊件在真空室中位置,全真空电子束焊接,局部真空电子束焊接,第一章 绪 论,1.2.1 电子束焊接分类(4) 按照功率不同,大功率电子束焊接(60KW以上),中功率电子束焊接(30-60KW),小功率电子束焊接(30KW以下),(5
4、) 按照电子枪特征,定枪式和动枪式,直热式和间热式,二级枪和三极枪,(6) 按照深穿加热特点,普通电子束焊接,脉冲电子束焊接,第一章 绪 论,1.2.2 电子束焊接特点及应用,(1)电子束焊接的优点,(2)电子束焊接的不足,(3)电子束焊接应用,第二章 电子束焊接原理及设备,2.1 电子束焊接基本原理,1阴极；,三级电子枪结构示意图,2.1.1电子束形成,2偏压电极；,3阳极；,4聚焦线圈；,5偏转线圈；,6工件；,7电子束；,Ub加速电压；,UB偏压；,(2) 电子束焊缝形成方式,熔化和深穿入式成形,(3) 电子束焊接深穿入式焊缝形成机制,第二章 电子束焊接原理及设备,2.1.2 电子束焊缝
5、形成,(1) 电子束焊接加热特点,功率密度高和束精确快速可控性,第二章 电子束焊接原理及设备,电子束深穿入过程示意图,第二章 电子束焊接原理及设备,2.1.3 电子束输入功率分配,We=W1+W2+W3+W4,简化为：,WeW1+W2,第二章 电子束焊接原理及设备,2.1.4 电子束焊接熔池受力分析,Fe + Fa Fs + Fg,简化为：,Fa Fs + Fg,第二章 电子束焊接原理及设备,2.2 电子束焊接设备,2.2.1 电子束焊接设备分类,(1) 主要生产研制机构,德国PTR和IGM公司法国TECHMETA（泰克米特）公司英国的CVE公司德国的PROBEAM公司乌克兰巴东焊接研究所北京
6、航空工艺研究所中科院沈阳金属所桂林电器科学研究所,第二章 电子束焊接原理及设备,(2) 分类,按照真空室压力:高真空电子束焊机低真空电子束焊机非真空电子束焊机按照加速电压:高压型电子束焊机中压型电子束焊机低压型电子束焊机按照电子枪固定方式:动枪式电子束焊机定枪式电子束焊机,第二章 电子束焊接原理及设备,2.2.2 真空电子束焊机构造及工作原理,(1) 真空电子束焊机基本构成,第二章 电子束焊接原理及设备,(2) 电子枪构成、作用及基本原理,1）电子枪构成及作用,2） 阴极材料的选择,3） 阴极加热方式,加速电压电子束束流焊接速度工作距离焦点位置,第三章 真空电子束焊接工艺,3.1 焊接规范参数
7、及其对焊缝成形的影响,3.1.1 功率密度的影响,3.1.2 主要参数对成形的影响,第三章 真空电子束焊接工艺,3.2 电子束焊接接头设计,3.2.1 接头设计原则,3.2.2 接头型式,对接接头角接接头T型接头搭接接头边接接头圆柱体对接接头特殊接头,（3）气孔,（4）裂纹,第三章 真空电子束焊接工艺,3.3 真空电子束焊接工艺过程,（1）钉尖,（2）冷隔（空洞）,3.4 电子束焊缝常见缺陷及防止措施,第三章 真空电子束焊接工艺,3.5 安全防护,3.6 现场讲解及焊接演示,结束,T形齿轮零件结构简图,焊前分体部分,焊后整体部分,用于齿轮加工的电子束焊接技术,航空发动机部件的电子束焊接,某型号
8、发动机功率轴的焊接,某型号发动机压气机机匣结构,电子束焊接在电子和仪表工业中的应用,汽车变速器齿轮加工,电子束焊接技术用于汽车制造,航天产品的电子束焊接,推力室身部与头部的铌钛异种金属电子束焊接,推力室身部铜钢异种金属电子束焊接,电子束焊接新技术,电子束焊接输入能量控制技术多焦点、多束,德国PTR公司生产的ebw3000/15-150CNC型电子束焊机 真空室:1.7m1.25m 1.45m ; 额定功率:15KW;额定电压:150KV,法国TECHMETA公司,MEDARD 43型:Chamber dimensions:500 500500;Operating voltage:60KV;Po
9、wer:6KW,LARA 52型:Chamber dimensions:350600800;Operating voltage:60KV;Power:30KW,英国CVE公司,2000系列，额定功率4kW,XW系列，加速电压150kV，额定功率7.5kW,乌克兰巴东电焊研究所,KL110型：2.52.55m/60KW/60KV,德国Probeam公司,HDZ3B EB welderPower：3KWAccelerating voltage ：70KVSize of welding chamber：300x300x200mm,桂林电科所,对接接头：电子束焊接最适用的一种接头形式。,（自行对准）,（自行衬垫）,（双嵌接自行衬垫）,（整体填充金属）,（肩接接头）,（斜对接接头）,角接接头：与对接接头比较，差别在于对非破坏性试验 的适用性和缺口的敏感性。,（弯边角焊缝）,T型接头,搭接接头,边接接头：适用于气密性部件,圆柱体对接接头,特殊接头,焊接方向,顶尖,冷隔,
