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电子束焊工艺

发布日期:2020-08-22 11:24 作者:南通棋牌 点击:

  电子束焊工艺_能源/化工_工程科技_专业资料。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)

  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 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 叮叮小文库 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 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 - 2 叮叮小文库 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 - 3

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