电子束焊接(EBW)利用电子枪产生电子,电子在阴阳极间的高电场下加速,经一级或二级磁透镜聚焦,形成密集高速电子流,轰击工件相接处将动能转化为热能,使材料被迅速熔化,从而达到连接目的。87884
电子束焊属于高能束流焊接的一种,高能束流热源的能量密度高,可以快速使焊接材料蒸发气化,产生针状的、贯穿焊件厚度方向、充满金属蒸汽且被熔融金属包围的的小孔,随着热源与焊接工件的相对运动,液态金属不断流入熔池后部来填充小孔,最后形成完全熔透且连续的焊缝,这是高能束流焊接最明显的特征。
与其他熔焊方法相比较,电子束焊接的特点是:论文网
(1)加热功率密度大,焦点处的功率密度可达106~108W/cm2,相比于电弧要高100~1000倍,焊接速度快,焊缝组织被细化;
(2)热效率高,加热集中,接头需要的热输入量小,适合焊接热敏感性强的金属和难熔金属,焊接后变形小,也可以焊接一些物理常数差别较大的金属材料,比如性质差别大的异种金属材料或者非常厚与非常薄的工件组合,比如钢与铜的焊接;
(3)焊缝深宽比大,可以达到50:1以上,与一般的弧焊相比,在焊接过程中不需要开坡口和填充焊丝,节省材料;
(4)参数调节范围广、适宜性强。电子束焊接的参数能各自单独进行调节,调节范围较宽,电子束流大小可从几毫安调节到几百毫安;加速电压可从几十千伏调节到几百千伏,可焊工件厚度从0。1mm一直到大于100mm,并且可实现复杂焊缝的自动焊接。
(5)熔池所处的气氛纯度高,焊接室的真空度达到10-2级别,不会造成空气污染焊缝金属,特别适合焊接纯度高、活性比较强且容易被空气污染的金属。
使用电子束焊接可以实现发动机的许多减重设计,可以焊接异种金属材料,提高发动机、飞机的性能和制造水平,也可以为许多整体加工难以实现的零件制造提供一种加工途径,在航空航天,兵器、船舶,医疗交通等许多领域起到了重要作用。电子束焊接还涉及新型材料制备,表面改性,精细加工,切割,熔覆,使用计算机控制技术推动信息技术在电子束焊接中的应用,借助于计算机系统更新、软件升级,脉冲电子束焊、电子束焊缝自动跟踪系统取得了巨大进展,可以实现超薄零件、不规则焊缝的自动化和半自动化焊接。
近年来国内研究的电子束选区熔化技术,这种快速制造技术使用电子束热源,粉末箱逐层铺粉并熔化制造出全致密金属零部件,国外还研制了双电子枪焊接机构,降低了能量密度,增加了焊缝表面宽度,减小了组织中位错环的密度,同时也发展出了将电子束热源与其他焊接热源相结合的复合束流焊接技术。
随着技术的不断升级与发展,电子束焊技术取得了很大的进步,比如研发高功率、高可靠性电子枪,电子束增材制造,电子束表面改性加工,电子束毛化及表面完整性技术,电子束物理气相沉积技术的研究,电子束焊接技术向着高功率、高效率、高品质、多功能化和结构一体化方向不断发展。