来源:波宾电子束技术(常州)有限公司 时间:2024-05-09 09:18:37 [举报]
和其它熔化焊一样,电子束焊接接头也会出现未熔合、咬边、焊缝下陷、气孔、裂纹等缺陷。此外电子束焊缝特有的缺陷有熔深不均、长空洞、中部裂纹和由于剩磁或干扰磁场造成的焊道偏离接缝等。熔深不均出现在不穿透焊缝中,这种缺陷是高能束流焊接所特有的。它与电子束焊接时熔池的形成和金属的流动有密切关系。加大小孔直径可以消除这种缺陷。长空洞及焊缝中部裂纹都是电子束深熔透焊接时所特有的缺陷。降低焊接速度,改进材质有利于消除此类缺陷。
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10-4~10-1Pa的压强下进行的。良好的真空条件,可以对熔池的“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10-1~10Pa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大值与高真空的大值相差很小。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。
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,焊缝深宽比大也只能达到5:1。目前,非真空电子束焊接能够达到的大熔深为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。
电子束在30~150kV的加速电压作用下,被加速到光速的1/2~2/3倍,高速电子流轰击工件表面,使其表层温度达到104℃以上、功率密度达到107W/cm2。因此,能量密度高度集中和局部高温是电子束焊接的Z大特点。但在常规加速电压的作用下,电子束穿透工件的深度仅为几十分之一毫米,这与电子束焊缝的熔深(Z大可达300mm)相比是微不足道的。
当束功率密度低于105W/cm2时,电子束的能量在工件表面将转换为热能,由于工件表面的散热条件较好,通过热传导的方式,熔池有向工件深层发展的趋势,此时焊缝熔深较浅,称为熔化成形。
当束功率密度增大到超过105W/cm2时,焊缝表面金属迅速熔化且剧烈蒸发,在蒸发反作用力的排斥下,熔池下凹,排开液态金属而露出新的固态金属表面,使电子束可以穿透到相当的深度,形成一个细长的束孔。
随着电子束的移动,束孔的金属不断熔化并被排斥到熔池后方,冷凝后形成焊缝,这种焊缝称为深穿入成形。电子束焊接中主要采用这种成形方法以发挥其深宽比较大的优点。
窄焊缝(熔化区)要求焊前对工件进行精细的准备;焊接接头边缘需加工;焊接接头要求没有装配间隙或非常小的间隙(通常无填充金属);真空下进行焊接可能使被焊工件的尺寸受限制;大规格工件需定制特殊设备;特殊工件需采用局部真空电子束焊;对带磁的部件敏感,即电子路径受磁场韵影响;从阴极至工件轰击点的磁场;针对被焊金属工件内部磁场退磁。
电子束焊接的优势
①能量密度高(1010-1013W/m2)。焊缝窄,热影响区小且具有平行边缘,焊接变形小;一般焊接无需填充金属;对于的工业产品具有较高的焊接速度;可获得深宽比大的焊缝,焊接厚件时不开坡口一次成形。
②真空条件下焊接。避免在焊接过程中工件氧化,焊缝纯净度高。
③可靠性及重复性好。焊接参数自动控制,能够焊缝质量;焊接参数易于调节,工艺适应性强。
④适用于异种金属材料焊接,包括部分陶瓷材料。
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