電子束焊接哈工大張秉剛（課堂PPT）

1、.1高能束焊接高能束焊接課程課程之之電子束焊接電子束焊接張秉剛張秉剛哈爾濱工業(yè)大學現(xiàn)代焊接生產(chǎn)技術(shù)國家重點實驗室哈爾濱工業(yè)大學現(xiàn)代焊接生產(chǎn)技術(shù)國家重點實驗室材料樓對面材料樓對面KH205KH205室室86412911-60186412911-601.2v第二章第二章 電子束焊接原理及設備電子束焊接原理及設備 電子束焊接基本原理電子束焊接基本原理 電子束焊接設備電子束焊接設備v第三章第三章 真空電子束焊接工藝真空電子束焊接工藝 焊接規(guī)范參數(shù)及其對焊縫成形的影響焊接規(guī)范參數(shù)及其對焊縫成形的影響 電子束焊接接頭設計電子束焊接接頭設計 真空電子束焊接工藝過程真空電子束焊接工藝過程 電子束焊縫常見缺陷及

2、防止措施電子束焊縫常見缺陷及防止措施 安全防護安全防護 現(xiàn)場講解及焊接演示（實驗室）現(xiàn)場講解及焊接演示（實驗室）v第一章第一章 緒緒 論論.3 1954年法國年法國J.A.Stohr博士成功焊接了核反應堆燃料博士成功焊接了核反應堆燃料包殼，標志電子束焊接金屬獲得成功；包殼，標志電子束焊接金屬獲得成功；n1.1.1 電子束焊接發(fā)展簡史電子束焊接發(fā)展簡史 電子束焊接技術(shù)起源于德國，電子束焊接技術(shù)起源于德國，1948年前西德物理學年前西德物理學家家K.H.Steigerwald首次提出用電子束焊接的設想；首次提出用電子束焊接的設想； 電子束的發(fā)現(xiàn)迄今已有電子束的發(fā)現(xiàn)迄今已有100多年的歷史；多年的歷

3、史； 1957年年11月，在法國巴黎召開的國際原子能燃料元月，在法國巴黎召開的國際原子能燃料元件技術(shù)大會上公布了該技術(shù)，電子束焊接被確認為件技術(shù)大會上公布了該技術(shù)，電子束焊接被確認為一種新的焊接方法；一種新的焊接方法； 1958年開始，美國、英國、日本及前蘇聯(lián)開始進行年開始，美國、英國、日本及前蘇聯(lián)開始進行電子束焊接方面的研究；電子束焊接方面的研究； 上世紀上世紀60年代后，我國開始從事電子束焊接研究；年代后，我國開始從事電子束焊接研究；n1.1 電子束焊接技術(shù)概述電子束焊接技術(shù)概述.4 (2) 電子束焊接能量轉(zhuǎn)換特點電子束焊接能量轉(zhuǎn)換特點 能量傳遞能量傳遞 熱量析出部位熱量析出部位 能量轉(zhuǎn)換

4、機理能量轉(zhuǎn)換機理n1.1.2 電子束焊接基本概念及其能量轉(zhuǎn)換特點電子束焊接基本概念及其能量轉(zhuǎn)換特點 (1) 什么是電子束焊接什么是電子束焊接 焊接過程焊接過程焊縫形狀焊縫形狀.5n1.2 電子束焊接分類、特點及應用電子束焊接分類、特點及應用1.2.1 電子束焊接分類電子束焊接分類(1) 按照電子束加速電壓不同按照電子束加速電壓不同 低壓電子束焊接低壓電子束焊接(U=15-30Kv) 中壓電子束焊接中壓電子束焊接(U=40-60Kv) 高壓電子束焊接高壓電子束焊接(U=100-150Kv) 超高壓電子束焊接超高壓電子束焊接(U 300Kv).6n1.2.1 電子束焊接分類電子束焊接分類(2) 按

5、照真空度不同按照真空度不同 高真空電子束焊接高真空電子束焊接(10-3-10-6 torr) 低真空電子束焊接低真空電子束焊接(10-2-0.5 torr) 非真空電子束焊接非真空電子束焊接(大氣中大氣中) (3) 按照焊件在真空室中位置按照焊件在真空室中位置 全真空電子束焊接全真空電子束焊接 局部真空電子束焊接局部真空電子束焊接.7n1.2.1 電子束焊接分類電子束焊接分類(4) 按照功率不同按照功率不同 大功率電子束焊接大功率電子束焊接(60KW以上以上) 中功率電子束焊接中功率電子束焊接(30-60KW) 小功率電子束焊接小功率電子束焊接(30KW以下以下) (5) 按照電子槍特征按照電

6、子槍特征 定槍式和動槍式定槍式和動槍式 直熱式和間熱式直熱式和間熱式 二級槍和三極槍二級槍和三極槍 (6) 按照深穿加熱特點按照深穿加熱特點 普通電子束焊接普通電子束焊接 脈沖電子束焊接脈沖電子束焊接.8n1.2.2 電子束焊接特點及應用電子束焊接特點及應用 (1)電子束焊接的優(yōu)點電子束焊接的優(yōu)點 (2)電子束焊接的不足電子束焊接的不足 (3)電子束焊接應用電子束焊接應用.9n2.1 電子束焊接基本原理電子束焊接基本原理1 1陰極；陰極；三級電子槍結(jié)構(gòu)示意圖三級電子槍結(jié)構(gòu)示意圖 2.1.1電子束形成電子束形成2 2偏壓電極；偏壓電極；3 3陽極；陽極；4 4聚焦線圈；聚焦線圈；5 5偏轉(zhuǎn)線圈；

7、偏轉(zhuǎn)線圈；6 6工件；工件；7 7電子束；電子束；U Ub b加速電壓；加速電壓；U UB B偏壓；偏壓；.10 (2) 電子束焊縫形成方式電子束焊縫形成方式 熔化熔化和和深穿入式成形深穿入式成形 (3) 電子束焊接深穿入式焊縫形成機制電子束焊接深穿入式焊縫形成機制n2.1.2 電子束焊縫形成電子束焊縫形成 (1) 電子束焊接加熱特點電子束焊接加熱特點 功率密度高功率密度高和和束精確快速可控性束精確快速可控性 .11電子束深穿入過程示意圖電子束深穿入過程示意圖.12n2.1.3 電子束輸入功率分配電子束輸入功率分配We熱能發(fā)生區(qū)電子射程W3xW1W2電子束直徑We-W4材料表面W4We=W1+

8、W2+W3+W4簡化為：WeW1+W2.13n2.1.4 電子束焊接熔池受力分析電子束焊接熔池受力分析Fe + Fa Fs + Fg 簡化為：Fa Fs + Fg.14n2.2 電子束焊接設備電子束焊接設備 2.2.1 電子束焊接設備分類電子束焊接設備分類 (1) 主要生產(chǎn)研制機構(gòu)主要生產(chǎn)研制機構(gòu) 德國德國PTR和和IGM公司公司 法國法國TECHMETA（泰克米特）公司（泰克米特）公司 英國的英國的CVE公司公司 德國的德國的PROBEAM公司公司 烏克蘭巴東焊接研究所烏克蘭巴東焊接研究所 北京航空工藝研究所北京航空工藝研究所 中科院沈陽金屬所中科院沈陽金屬所 桂林電器科學研究所桂林電器科學

9、研究所.15 (2) 分類分類 按照真空室壓力按照真空室壓力: 高真空電子束焊機高真空電子束焊機 低真空電子束焊機低真空電子束焊機 非真空電子束焊機非真空電子束焊機按照加速電壓按照加速電壓: 高壓型電子束焊機高壓型電子束焊機 中壓型電子束焊機中壓型電子束焊機 低壓型電子束焊機低壓型電子束焊機按照電子槍固定方式按照電子槍固定方式: 動槍式電子束焊機動槍式電子束焊機 定槍式電子束焊機定槍式電子束焊機.16n2.2.2 真空電子束焊機構(gòu)造及工作原理真空電子束焊機構(gòu)造及工作原理 (1) 真空電子束焊機基本構(gòu)成真空電子束焊機基本構(gòu)成.17 (2) 電子槍構(gòu)成、作用及基本原理電子槍構(gòu)成、作用及基本原理 1

10、）電子槍構(gòu)成及作用）電子槍構(gòu)成及作用 2） 陰極材料的選擇陰極材料的選擇3） 陰極加熱方式陰極加熱方式.18 加速電壓加速電壓 電子束束流電子束束流 焊接速度焊接速度 工作距離工作距離 焦點位置焦點位置n3.1 焊接規(guī)范參數(shù)及其對焊縫成形的影焊接規(guī)范參數(shù)及其對焊縫成形的影響響 3.1.1 功率密度的影響功率密度的影響 3.1.2 主要參數(shù)對成形的影響主要參數(shù)對成形的影響.19n3.2 電子束焊接接頭設計電子束焊接接頭設計 3.2.1 接頭設計原則接頭設計原則 3.2.2 接頭型式接頭型式 對接接頭對接接頭 角接接頭角接接頭 T型接頭型接頭 搭接接頭搭接接頭 邊接接頭邊接接頭 圓柱體對接接頭圓柱

11、體對接接頭 特殊接頭特殊接頭.20 （3）氣孔）氣孔 （4）裂紋）裂紋n3.3 真空電子束焊接工藝過程真空電子束焊接工藝過程 （1）釘尖）釘尖 （2）冷隔（空洞）冷隔（空洞） n3.4 電子束焊縫常見缺陷及防止措施電子束焊縫常見缺陷及防止措施.21n3.5 安全防護安全防護n3.6 現(xiàn)場講解及焊接演示現(xiàn)場講解及焊接演示.22.23.24.25.26.27.28T形齒輪零件結(jié)構(gòu)簡圖焊前分體部分焊后整體部分用于齒輪加工的用于齒輪加工的電子束焊接技術(shù)電子束焊接技術(shù).29航空發(fā)動機航空發(fā)動機部件的電子部件的電子束焊接束焊接某型號發(fā)動機功率軸的焊接某型號發(fā)動機壓氣機機匣結(jié)構(gòu).30電子束焊接在電子和電子束

12、焊接在電子和儀表工業(yè)中的應用儀表工業(yè)中的應用.31汽車變速器齒輪加工電子束焊接技術(shù)電子束焊接技術(shù)用于汽車制造用于汽車制造.32航天產(chǎn)品的航天產(chǎn)品的電子束焊接電子束焊接推力室身部與頭部的鈮鈦異種金屬電子束焊接推力室身部銅鋼異種金屬電子束焊接.33電子束焊接新技術(shù)電子束焊接新技術(shù) 電子束焊接輸入能量控制技術(shù)多焦點、多束.34.35德國德國PTRPTR公司生產(chǎn)的公司生產(chǎn)的ebw3000/15-150CNCebw3000/15-150CNC型電子束焊機型電子束焊機 真空室真空室:1.7m:1.7m1.25m1.25m 1.45m ; 1.45m ; 額定功率額定功率:15KW;:15KW;額定電壓額定

13、電壓:150KV:150KV.36法國TECHMETA公司MEDARD 43型:Chamber dimensions:500 500500500;500;Operating voltage:60KV;Operating voltage:60KV;Power:6KWPower:6KWLARA 52型:Chamber Chamber dimensions:dimensions:350350600600800;800;Operating voltage:60KV;Operating voltage:60KV;Power:30KWPower:30KW.37英國英國CVE公司公司2000系列，額定功率系列，額定功率4kWXW系列，加速電壓系列，加速電壓150kV，額定功率，額定功率7.5kW.38烏克蘭巴東電焊研究所烏克蘭巴東電焊研究所KL110型：2.52.52.52.55m/60KW/60KV5m/60KW/60KV.39德國德國Probeam公司公司 .40HDZHDZ3B EB welder3B EB welderPower：3KWAccelerating voltage ：70KVSize of welding chamber：300 x300 x200mm桂林電科所桂林電科所.41.42.43焦點Lb束活性區(qū)長度Qb1Qb2D0DF(1)(2)(3)(4)(5)(6).44