闸北电子束焊接设备原理

送丝机构应焊丝准确地送入电子束的作用范围内。送丝嘴应尽可能靠近熔池，其表面应有涂层以防金属飞溅物的沾污。应选用耐热钢来制造送丝嘴。应能方便地对送丝机构进行调节。以改变送丝嘴到熔池的距离、送丝方向以及与工件的夹角等。焊丝应从熔池前方送入。焊接时采用电子束扫描有助于焊丝的熔化和改善焊缝成形。送丝速度和焊丝直径的选择原则是使填充金属量为接头凹陷体积的1.25倍。

用电子束进行定位焊是装夹工件的有效措施，其优点是节约装夹时间和经费。可以采用焊接束流或弱束流进行定位焊，对于搭接接头可用熔透法定位，有时先用弱束流定位，再用焊接束流完成焊接。

电子束很细、工作距离长、易于控制，所以电子束可以焊接狭窄间隙的底部接头。这不仅可以用于生产过程，而且在修复报废零件时也非常有效。复杂形状的昂贵铸铁件常用电子束来修复。

　　对可达性差的接头只有满足以下条件才能进行电子束焊接：

　　（1）焊缝在电子枪允许的工作距离上；

　　（2）有足够宽的间隙允许电子束通过，以免焊接时误伤工件；

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。

电子束焊机成本高。工件装配、接缝与电子束对正，都要求有较高的精度。但电子束焊的多能性和，往往能补偿其高成本，因此在汽车、原子能、航空、航天等许多工业中已成为重要的焊接方法之一。

　　1.在大批量生产中将有较大的发展。例如：在汽车工业中，采用电子束焊技术焊接汽车的齿轮和后桥，可以提高工效、降低成本、减轻零件的质量。

　　2.在航空航天工业中，电子束焊技术将继续扩大其应用，并发展电子束焊在线检测技术。

　　3.由于电子束在厚大件焊接中树一帜，所以在能源、重工业中大有用武之地。

　　4.在修复领域，电子束焊技术将是有价值的工艺方法之一。

　　5.电子束焊的焊接设备将趋向多功能及柔性化。电子束焊已属成熟技术，随着应用领域的扩大，出于经济方面的考虑，多功能电子束焊的焊接设备和集成工艺以及电子束焊机的柔性化将越来越显得重要。

　　6.电子束焊将是实现空间结构焊接的强有力工具。

通常情况下，根据电子枪的类型选取某一数值，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，在保持其他参数不变的条件下，焊缝横断面深宽比与加速电压成正比例。当焊接大厚件并要求得到窄而平的焊缝，或电子枪与焊件间的距离较大时可提高加速电压。在这次试验中，由于焊接距离较大，因此，要对达到8mm厚的铝合金件达到焊透的效果，加速电压基本控制在30～60kV。

焊件表面与电子枪的工作距离影响电子束的聚焦程度，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，增加了电子柬功率密度。而工作距离太小，会使过多的金属蒸汽进入枪体造成放电。在不影响电子枪稳定工作的前提下，应尽可能采用短的工作距离。在本次试验中，采用水平的焊枪，在夹具设计完成后，已经确定了焊接的工作距离为455mm。这是所有焊接参数中，确定且不变的一个参数。

电子束焊对零件焊接部位的清洁度要求较高。在焊接前要将焊接表面的油、锈、氧化物以及其他杂质清除干净。少数零件焊接时，可用汽油清洗去油污，再用丙酮擦洗脱水和脱脂;大批量零件进行焊接时，可采用机械化清洗方式。清洗完毕后，在矩时间内进行焊接。

由于焊缝及其热影响区发生了复杂的物理化学变化，其组织成分和性能已不同于母材，所以焊接后一般要通过热处理来改善焊缝和热影响区的组织，消除残余应力，促使残余的氢逸出，从而提高焊接接头的韧性，增强零件抵抗应力腐蚀的能力，零件形状和尺寸的长期稳定。