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电子束焊工艺

发布日期:2020-07-04 13:26 作者:赌钱网址 点击:

  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: 功率密度高 (1) 电子束焊接时常用的加速电压范围为 30~150kV,电 子束电流 20~1000mA,电子束焦点直径约为 0.1~1mm,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(9.1×10-31kg)和一定的 负电荷 (1.6×10-19C) , 电子的荷质比高达 1.76×1011C/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 后元件内部保持在线)电子束在线) 的位置上进行焊接,因而也可以焊接难以接近部位的接缝。 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。 比较复杂、费用比较昂贵。 缺点: 1)设备 2)焊接前对接头加工、装配要求严 3)线)电子束 格,以保证接头位置准确、间隙小而且均匀。 接时,被焊工件尺寸和形状常常受到工作室的限制。 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 二、 工 的 X 射线需要严加防护以保证操作人员的健康和安全。 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 25~300kV 的加速电压的作用下,电子被加速到 0.3~0.7 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。 高线Pa 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。 低线Pa 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 7~15Pa 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

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