1.2.2  电子束焊接的特点

电子束焊的主要特点是加热功率密度大、能量集中、热效率高、热影响区窄小、焊接变形小、焊缝的熔深比大等 ,并且熔池周围在真空保护环境下 ,焊接质量良好[11]。电子束焊焊接热输入较小 ,冷却速度较快 ,由于在高温停留时间较短 ,从而其晶粒为较均匀的等轴晶 ,使得焊接接头强度较高。

真空电子束焊接具有许多传统焊接方法难以比拟的优点[12-14]:文献综述

   (1)电子束能量密度高达107~109W/cm2,热效率可达80%~90%,功率密度高,输入焊件的热量少,焊件变形小;

   (2)适合焊接各种材料,不仅能焊接金属和异种金属材料的接头,也可焊接非金属材料和复合材料,如陶瓷、金属间化合物、石英玻璃等;

   (3)焊缝深宽比高,电子束斑点尺寸小,可实现高深宽比的焊接,深宽比达60:1,可一次焊头深度0.1~300mm的不锈钢板;

   (4)焊接速度快,焊缝组织性能好,能量集中,熔化和凝固过程快,高温作用时间短,合金元素烧损少,能避免晶粒长大,改善了街头的组织性能,焊缝抗腐蚀性好;

   (5)焊缝纯度高,不易受污染,真空对焊缝有良好的保护,高真空电子束焊接尤其适合焊接钛及钛合金等活性材料;

   (6)工艺适应性强,工艺参数易于精确调节,便于偏转,对焊接结构有广泛的适应性,可作为最终加工工序或保留精加工余量;

   (7)工艺再现性好,电子束焊接的工艺参数易于实现机械化、自动化控制,重复性、再现性好,提高了产品质量的稳定性,易于实现焊接过程自动化,适于大批量生产;

   (8)简化加工工艺,可将重复加工或大型整体加工的焊件分为易于加工的、简单的小型焊件,用电子束拼焊成一个整体,减少加工难度,节省材料,简化工艺。

1.2.3  影响电子束焊接的工艺参数

电子束焊接的工艺参数主要是加速电压Ua、电子束电流Ib、聚焦电流If、焊接速度v和工作距离H。电子束焊接的工艺参数主要按板厚来选择,板厚越大,所要求的热量输入越高。

(1)加速电压Ua:加速电压是电子枪中用以加速电子运动的阴极和阳极之间的电压。在相同的功率、不同的加速电压下,所得焊缝深度和形状是不同的。提高加速电压可增加焊缝的熔深,焊缝横断面深宽比和加速电压成正比。

(2)电子束电流Ib:由电子枪阴极发射流向阳极的电子束电流(也称束流),与加速电压一起决定着电子束的功率。电子束功率是指电子束在单位时间内放出的能量,用加速电压与束流的乘积表示。增加电子束电流,熔深和熔宽都会增加。

(3)焊接速度v:焊接速度和电子束功率一起决定着焊缝的熔深、宽度以及被焊材料熔池行为(冷却、凝固以及焊缝融合线形状)。增加焊接速度会使焊缝变宽,熔深变小。

(4)聚焦电流If:电子束焊接时,相对焊件表面而言,电子束的聚焦位置上有上焦点、下焦点、和表面焦点三种。焦点的位置对焊缝成形的影响很大。根据被焊材料的焊接速度、接头间隙等决定聚焦位置,进而确定电子束斑点大小。

(5)工作距离H:焊件表面至电子枪的工作距离影响到电子束的聚焦程度。工作距离变小时,电子束的压缩比增大,使电子束斑点直径变小,增加了电子束功率密度。在不影响电子枪稳定工作的前提下,可以采用尽可能短的工作距离。来!自~优尔论-文|网www.youerw.com

1.3  高氮钢概述

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