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;
在焊接过程中采用电子束扫描可以加宽焊缝降低熔池冷却速度,消除熔透不均等缺陷,降低对接头准备的要求。电子束扫描是通过改变偏转线圈的激磁电流,从而使横向磁场变化来实现的。常用的电子束扫描图形有正弦形、圆形、矩形、锯齿形等。通常电子束扫描频率为100~1000Hz。电子束偏转角度为2°~5°。电子束扫描还可用来检测接缝的位置和实现焊缝跟踪,此时电子束的扫描速度可以高达50~100m/s,扫描频率可达20kHz。在焊接大厚度工件时为了防止焊接所产生的大量金属蒸气和离子直接侵入电子枪可设置电子束偏转装置。使电子枪轴线与工件表面的垂直方向成5°~90°夹角,这对于大量生产中电子枪工作稳定是十分有利的。
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。
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。
焊前压配指焊接零件的定位和装夹。焊接前零件装配精度对电子束焊质量的影响很大,因为端面接触部位存在间隙或零件配合过松都会造成焊接变形,所以,不论是冷压还是热装,都要控制机加工的公差配合,零件焊接前压配的精度,确保装配到位。