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1、电子束焊工艺一、 电子束焊的特点 电子束焊是利用会聚的高速电子流轰击工 件接缝处所产生的热能, 使金属熔合的一种焊接方法。 电子轰击工件 时,动能转变为热能。电子束作为焊接热源有两个明显的特点:( 1)功率密度高电子束焊接时常用的加速电压范围为30150kV,电子束电流201000mA,电子束焦点直径约为0.11mm,这样,电 子束功率密度可达 106W/cm2 以上。( 2 )精确、快速的可控性作为物质基本粒子的电子具有极小的质量(9.1 xi0-31kg )和一定的 负电荷(1.6 X0-19C ),电子的荷质比高达1.76 X011C/kg,通过电场、 磁场对电子束可作快速而精确的控制。
2、 电子束的这一特点明显地优于 激光束,后者只能用透境和反射镜控制,速度慢。 基于电子束的 上述特点和焊接时的真空条件,电子束焊接具有下列主要优缺点。 优点: 1)电子束穿透能力强,焊缝深宽比大。目前,电子束焊 缝的深宽比可达到 60:1 。焊接厚板时可以不开坡口实现单道焊,比 电弧焊可以节省辅助材料和能源的消耗。2)焊接速度快,热影响区小,焊接变形小。对精加工的工件可用作最后连接工序,焊后工 件仍保持足够高的精度。 3)真空电子束焊接不仅可以防止熔化 金属受到氧、 氮等有害气体的污染, 而且有利于焊缝金属的除气和净 化,因而特别适于活泼金属的焊接。 也常用电子束焊接真空密封元件, 焊后元件内部
3、保持在真空状态。4)电子束在真空中可以传到较远的位置上进行焊接, 因而也可以焊接难以接近部位的接缝。 5)通过控制电子束的偏移, 可以实现复杂接缝的自动焊接。 可以通过电 子束扫描熔池来消除缺陷,提高接头质量。 缺点: 1)设备 比较复杂、费用比较昂贵。2)焊接前对接头加工、装配要求严格,以保证接头位置准确、间隙小而且均匀。 3)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。4)电子束易受杂散电磁场的干扰,影响焊接质量。 5)电子束焊接时产生 的 X 射线需要严加防护以保证操作人员的健康和安全。 二、 工 作原理和分类(1)工作原理电子束是从电子枪中产生的。通常电子是以热发射或场
4、致发射的方式从发射体(阴极)逸出。在 25300kV的加速电压的作用下,电子被加速到0.30.7倍的光速, 具有一定的动能, 经电子枪中静电透镜和电磁透镜的作用, 电子会聚 成功率密度很高的电子束。这种电子束撞击到工作表面, 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,很快在被焊工件上“钻”出一个锁形小孔, 小孔的周围被液态金属包围。 随着电子束与工件的相对移动, 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。电子束传送到焊接接头的热量和其熔化金属的效果与束流强度、 加速电压、 焊接速度、电子束斑点
5、质量以及被焊材料的性能等因素有密切的关系。 (2)分类电子束焊的分类方法很多。按被焊工件所处的环境的真空度可分为三种: 高真空电子束焊, 低真空电子束焊和非真空电子 束焊。 高真空电子束焊是在 10-410-1Pa 的压强下进行的。良 好的真空条件,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的焊接。 低真空 电子束焊是在10-110Pa的压强下进行的。压强为4Pa时束流密度 及其相应的功率密度的最大值与高真空的最大值相差很小。 因此,低 真空电子束焊也具有束流密度和功率密度高的特点。 由于只需抽到低 真空,明显地缩短了抽真空时间,提高了生产
6、率,适用于批量大的零 件的焊接和在生产线上使用。 例如:变速器组合齿轮多采用低真空电 子束焊接。 在非真空电子束焊机中, 电子束仍是在高真空条件下 产生的,然后穿过一组光阑、气阻和若干级预真空小室,射到处于大 气压力下的工件上。在压强增加到 715Pa 时,由于散射,电子束 功率密度明显下降。 在大气压下,电子束散射更加强烈。 即使将电子 枪的工作距离限制在 20 50mm ,焊缝深宽比最大也只能达到 5:1 。 目前,非真空电子束焊接能够达到的最大熔深为 30mm 。这种方法的 优点是不需真空室,因而可以焊接尺寸大的工件 ,生产率较高。近年 来,移动式真空室或局部真空电子束焊接方法, 既保留了真空电子束 高功率密度的优点, 又不需要真空室, 因而在大型工件的焊接工程上 有应用前景Welcome ToDownload !欢迎您的下载,资料仅供参考!