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。 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！