浙江金华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。

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。

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。

将活性剂应用于电子束焊也是目前活性焊接研究的重要领域之一。在一定条件下，活性剂对电子束焊的熔深影响很大，现已逐步形成了活性电子束焊的新技术。

　　与传统电子束焊相比，活性电子束焊的特点为：

　　①使用活性剂可明显减小熔池上部宽度，改变熔池形状。

　　②SiO2、TiO2、Cr2O3单组元活性剂对电子束焊接熔深增加有影响。

　　③由SiO2、TiO2、Cr2O3等组成的多组元不锈钢电子束焊活性剂，可使聚焦电子束焊接熔深增加两倍多。

　　④使用活性剂后，聚焦电流和束流对电子束焊熔深增加有影响。

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。