特種焊接技術(shù)

1、第一(dy)單元 電子束焊 1.1 電子束焊概述1.2 電子束焊設(shè)備1.3 電子束焊工藝1.4 典型(dinxng)材料的電子束焊1.5 電子束焊的安全防護(hù) 綜合知識(shí)模塊 共九十三頁1.1電子束焊概述(i sh)1.1.1電子束焊的基本原理1.1.2 電子束焊的特點(diǎn)(tdin)及分類 1.1.3電子束焊的適用范圍共九十三頁1.1.1 電子束焊的基本原理 電子束焊（Electronic Beam Welding，EBW）是指在真空或非真空環(huán)境中，利用匯聚的高速電子流轟擊焊件接縫處所產(chǎn)生的熱能，使被焊金屬(jnsh)熔合的一種焊接方法。電子束焊是一種高能束流焊接方法。共九十三頁電子束的產(chǎn)生：電子束

2、從電子槍中產(chǎn)生。一定功率的電子束經(jīng)透鏡聚焦后，電子束電流為20 1000mA，焦點(diǎn)直徑約為0.1 1mm，功率密度可達(dá)106 W/cm2以上，比普通(ptng)電弧功率密度高100 1000倍，屬于高能束流。1.1.1 電子束焊的基本原理 共九十三頁電子束撞擊到焊件表面，電子的動(dòng)能就轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽菇饘傺杆偃刍驼舭l(fā)。在高壓(goy)金屬蒸氣的作用下熔化的金屬被排開，電子束就能繼續(xù)撞擊深處的固態(tài)金屬，同時(shí)很快在被焊焊件上“鉆”出一個(gè)匙孔（見圖），小孔的周圍被液態(tài)金屬包圍。 隨著子束與焊件的相對(duì)移動(dòng)，液態(tài)金屬沿小孔周圍流向熔池后部，逐漸冷卻、凝固形成了焊縫。1.1.1 電子束焊的基本原理 共九十三

3、頁在電子束焊接過程中，焊接熔池始終存在一個(gè)匙孔。匙孔的存在，從根本上改變了焊接熔池的傳質(zhì)、傳熱規(guī)律(gul)，由一般熔焊方法的“熱導(dǎo)焊”轉(zhuǎn)變?yōu)椤按┛缀浮薄?1.1.1 電子束焊的基本原理 共九十三頁1電子束焊的優(yōu)點(diǎn) 電子束穿透(chun tu)能力強(qiáng)，焊縫深寬比大。 焊接速度快，熱影響區(qū)小，焊接變形小。 焊縫純度高，接頭質(zhì)量好。 再現(xiàn)性好，工藝適應(yīng)性強(qiáng)。 可焊材料多。 1.1.2 電子束焊的特點(diǎn)(tdin)及分類 共九十三頁2電子束焊的缺點(diǎn) 設(shè)備比較復(fù)雜，投資大，費(fèi)用較昂貴； 電子束焊要求接頭位置準(zhǔn)確，間隙小而且均勻，焊前對(duì)接頭加工、裝配要求嚴(yán)格；真空(zhnkng)電子束焊接時(shí)，被焊工件尺寸

4、和形狀常常受到工作室的限制；電子束易受雜散電磁場(chǎng)的干擾，影響焊接質(zhì)量；電子束焊接時(shí)產(chǎn)生X射線，需要操作人員嚴(yán)加防護(hù)。 1.1.2 電子束焊的特點(diǎn)(tdin)及分類 共九十三頁3. 電子束焊的分類根據(jù)(gnj)被焊工件所處環(huán)境的真空度可將電子束焊分為：高真空電子束焊、低真空電子束焊和非真空電子束焊 三種。 1.1.2 電子束焊的特點(diǎn)(tdin)及分類 共九十三頁高真空電子束焊接是在真空度為10-410-1Pa的環(huán)境下進(jìn)行，具有良好的真空條件(tiojin)，電子束很少發(fā)生散射，可以保證對(duì)熔池的“保護(hù)”，防止金屬元素的氧化和燒損。適用于活性金屬、難熔金屬和質(zhì)量要求高的工件焊接，也適用于各種形狀復(fù)雜

5、零件的精密焊接。 1.1.2 電子束焊的特點(diǎn)(tdin)及分類 共九十三頁低真空電子束焊：在真空度為10-110Pa范圍內(nèi)進(jìn)行。由于(yuy)只需要抽到低真空，減小了抽真空的時(shí)間，從而加速焊接過程，提高了生產(chǎn)效率。適用于大批量零件的焊接和生產(chǎn)線上使用。 1.1.2 電子束焊的特點(diǎn)(tdin)及分類 共九十三頁非真空電子束焊接：電子束是在真空條件下產(chǎn)生(chnshng)的，然后穿過一組光闌、氣阻通道和若干級(jí)預(yù)真空小室，射到處于大氣壓力下的工件上。非真空電子束焊接能夠達(dá)到的最大熔深為30mm。 由于不需真空室，因而可以焊接尺寸大的工件，生產(chǎn)率較高。 1.1.2 電子束焊的特點(diǎn)(tdin)及分類 共

6、九十三頁1.1.3 電子束焊的適用范圍 應(yīng)用領(lǐng)域：由于電子束焊接具有焊接深度大、焊縫性能好、焊接變形(bin xng)小、焊接精度高、并有較高的生產(chǎn)率等特點(diǎn)。因此，在航空航天、汽車制造、壓力容器、電力及電子等工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛地應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)特殊難焊材料的焊接。共九十三頁可焊接的材料：除含有大量高蒸氣壓元素的材料外，一般熔焊(rn hn)能焊的金屬，都可以采用電子束焊，如鐵、銅、鎳、鋁、鈦及其合金等。此外，還能焊接稀有金屬、活性金屬、難熔金屬和非金屬陶瓷等；焊接熔點(diǎn)、熱導(dǎo)率、溶解度相差很大的異種金屬。焊接熱處理強(qiáng)化或冷作硬化的材料，而接頭的力學(xué)性能不發(fā)生變化。 1.1.3 電子束焊的適用范圍

7、 共九十三頁焊件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸(ch cun)：?jiǎn)蔚篮附雍穸瘸^100mm的碳素鋼，厚度超過400mm的鋁板，焊接時(shí)無需開坡口和填充金屬；焊薄件的厚度可小于2.5mm，甚至薄到0.025mm可焊厚薄相差懸殊的焊件。 1.1.3 電子束焊的適用范圍 共九十三頁焊件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸：真空電子束焊焊件的形狀和尺寸必須控制在真空室容積允許的范圍內(nèi)；非真空電子束焊不受此限制，可以焊接大型焊接結(jié)構(gòu)，但必須保證(bozhng)電子槍底面出口到焊件上表面的距離，一般在1250mm之間，其可焊厚度單面焊時(shí)一般很少超過10mm。 1.1.3 電子束焊的適用范圍 共九十三頁有特殊要求或特殊結(jié)構(gòu)(jigu)的焊件：

8、焊接內(nèi)部需保持真空度的密封件，靠近熱敏元件的焊件，形狀復(fù)雜而且精密的零部件；施焊具有兩層或多層接頭的焊件，這種接頭層與層之間可以有幾十毫米的空間間隔。1.1.3 電子束焊的適用范圍 共九十三頁1.2 電子束焊設(shè)備(shbi) 1.2.1 電子束焊機(jī)的組成(z chn) 1.2.2 電子束焊機(jī)的選用 共九十三頁1.2.1 電子束焊機(jī)的組成(z chn) 電子束焊機(jī)可按真空(zhnkng)狀態(tài)和加速電壓分類：按真空狀態(tài)：真空型、局部真空型、非真空型；在實(shí)際應(yīng)用中以真空電子束焊機(jī)居多。按電子槍加速電壓：高壓型（60150kV）、中壓型（4060kV）、低壓型（40kV）。共九十三頁真空電子束焊機(jī)組成

9、(z chn)：由電子槍、工作室（也稱真空室）、電源及電氣控制系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、工作臺(tái)以及輔助裝置等幾大部分組成。 1.2.1 電子束焊機(jī)的組成(z chn) 共九十三頁電子槍：電子束焊機(jī)中用以產(chǎn)生電子并使之匯聚成電子束的裝置稱為電子槍。電子束焊接設(shè)備的核心部件。電子槍的主要由陰極、陽極、柵極和聚焦線圈(xinqun) 等組成。1.2.1 電子束焊機(jī)的組成(z chn) 共九十三頁電子槍中的陰極應(yīng)采用熱電子發(fā)射能力強(qiáng)而且不易“中毒(zhng d)”的材料。常用的材料有鎢、鉭、六硼化鑭(LaB6)等。 1.2.1 電子束焊機(jī)的組成(z chn) 共九十三頁電子槍的穩(wěn)定性、重復(fù)性直接影響焊接質(zhì)量。影

10、響電子槍穩(wěn)定性的主要原因是高壓放電，特別是大功率電子槍（30kW）在焊接過程中產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，易造成高壓擊穿。 電子槍的重復(fù)性由電子槍的設(shè)計(jì)精度、制造精度以及(yj)控制技術(shù)保證。 1.2.1 電子束焊機(jī)的組成(z chn) 共九十三頁電子槍的安裝：通常安裝在真空室外部。垂直焊時(shí)，位于真空室頂部。水平焊時(shí)，位于真空室側(cè)面。根據(jù)需要可使電子槍沿真空室壁在一定范圍內(nèi)移動(dòng)。電子槍安裝在真空室內(nèi)(sh ni)可移動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上，被稱為動(dòng)槍。 1.2.1 電子束焊機(jī)的組成(z chn) 共九十三頁高壓電源：為電子槍提供加速電壓、控制(kngzh)電壓和燈絲加熱電流。高壓電源控制(kngzh)原理如圖所示

11、。 1.2.1 電子束焊機(jī)的組成(z chn) 共九十三頁控制系統(tǒng)(kn zh x tn)：早期電子束焊機(jī)的控制系統(tǒng)僅限于控制束流的遞減、電子束流的掃描及真空泵閥的開關(guān)；目前可編程控制器及計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)等已在電子束焊機(jī)上得到應(yīng)用，使控制范圍和精度大大提高；計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)除了控制焊機(jī)的真空系統(tǒng)和焊接程序外，還可實(shí)時(shí)控制電子參數(shù)、工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軌跡和速度，實(shí)現(xiàn)電子束掃描和焊縫自動(dòng)跟蹤。1.2.1 電子束焊機(jī)的組成(z chn) 共九十三頁真空系統(tǒng)：對(duì)電子槍和真空室抽真空用的。一種通用型高真空電子束焊機(jī)的真空電子束焊機(jī)真空系統(tǒng)的組成如圖所示。真空系統(tǒng)大多(ddu)使用三種類型的真空泵：低真空泵 、油擴(kuò)

12、散泵 、渦輪分子泵。 1.2.1 電子束焊機(jī)的組成(z chn) 共九十三頁目前(mqin)的新趨勢(shì)是采用渦輪分子泵，其極限真空度更高，無油蒸氣污染，不需要預(yù)熱，節(jié)省抽真空時(shí)間。工作室真空度可在10-110-3Pa之間。較低的真空度可用機(jī)械泵獲得，高真空則采用機(jī)械泵及擴(kuò)散泵系統(tǒng)。 1.2.1 電子束焊機(jī)的組成(z chn) 共九十三頁真空室（亦稱工作室）的設(shè)計(jì)要求：一方面應(yīng)滿足氣密性要求；另一方面應(yīng)滿足承受大氣壓所必須的剛度、強(qiáng)度(qingd)指標(biāo)和X射線防護(hù)的要求。 1.2.1 電子束焊機(jī)的組成(z chn) 共九十三頁工作臺(tái)、旋轉(zhuǎn)臺(tái)和焊接夾具：對(duì)于在焊接過程中保持電子束與接縫的位置、焊接速

13、度穩(wěn)定、焊縫位置的重復(fù)精度有重要影響。 通常采用固定電子槍，讓工件做直線移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)焊接。對(duì)大型真空室，也可采用使工件不動(dòng)，而驅(qū)使電子槍運(yùn)動(dòng)進(jìn)行(jnxng)焊接。為了提高生產(chǎn)效率，可采用雙工作臺(tái)或多工位夾具。 1.2.1 電子束焊機(jī)的組成(z chn) 共九十三頁電子束焊機(jī)的電氣控制系統(tǒng) 主要完成電子槍供電、真空系統(tǒng)閥門的程序(chngx)啟閉、傳動(dòng)系統(tǒng)的恒速運(yùn)動(dòng)、焊接參數(shù)的閉環(huán)控制及焊接過程的程序(chngx)控制等功能。 1.2.1 電子束焊機(jī)的組成(z chn) 共九十三頁為了便于觀察，需在電子槍和工作室上裝置工業(yè)電視和觀察窗口等。觀察窗口通常由三重玻璃組成，里層為普通玻璃；中

14、層的鉛玻璃是防護(hù)X射線的作用；外層的鋼化玻璃是承受真空室內(nèi)外壓力差的。采用工業(yè)電視可以使操作者能連續(xù)觀察焊接過程，防止肉眼受強(qiáng)烈光線刺激(cj)的危害。 1.2.1 電子束焊機(jī)的組成(z chn) 共九十三頁1.2.2 電子束焊機(jī)的選用(xunyng) 選用電子束焊機(jī)通常考慮以下幾個(gè)方面：焊接化學(xué)(huxu)性能活潑的金屬（如W、Ta、Mo等）及其合金應(yīng)選用高真空焊機(jī)；焊接易蒸發(fā)的金屬及其合金選用低真空焊機(jī)；厚大件選用高壓型焊機(jī)，中等厚度工件選用中壓型焊機(jī)；成批生產(chǎn)時(shí)選用專用焊機(jī)；品種多、批量小或單件生產(chǎn)則選用通用型焊接設(shè)備。 共九十三頁大型真空電子束焊機(jī)：該類焊機(jī)的真空容積(rngj)從幾十

15、立方米到幾百立方米。日本的MHI公司和Hitachi公司分別有一臺(tái)280m3和110m3的大型真空電子束焊機(jī)，烏克蘭巴頓電焊研究所有一臺(tái)450m3的YN-193型真空電子束焊機(jī)，法國(guó)的Techmeta公司則建造了一臺(tái)800m3的大型真空電子束焊機(jī)。 1.2.2 電子束焊機(jī)的選用(xunyng) 共九十三頁局部(jb)真空電子束焊機(jī)：該類焊機(jī)節(jié)省抽真空時(shí)間，適合大型構(gòu)件、連續(xù)產(chǎn)品的焊接。烏克蘭巴頓焊接研究所生產(chǎn)了多臺(tái)這類電子束焊機(jī)。 1.2.2 電子束焊機(jī)的選用(xunyng) 共九十三頁通用型電子束焊機(jī)：該類焊機(jī)主要應(yīng)用于在實(shí)驗(yàn)室及一些加工車間。它可以通過不同工裝夾具及運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)的配合，完成不

16、同類型零件的焊接(hnji)，也可以進(jìn)行多種電子束焊接(hnji)工藝試驗(yàn)研究。 1.2.2 電子束焊機(jī)的選用(xunyng) 共九十三頁小型真空電子束焊機(jī)：小型真空電子束焊機(jī)以批量生產(chǎn)汽車零部件為主。近年柔性制造系統(tǒng)的引入，使小型電子束焊機(jī)更加靈活，不僅適合一種產(chǎn)品的大量生產(chǎn)，而且能滿足多個(gè)品種(pnzhng)產(chǎn)品批量生產(chǎn)的需求。 1.2.2 電子束焊機(jī)的選用(xunyng) 共九十三頁1.3 電子束焊工藝(gngy) 1.3.1 焊前準(zhǔn)備1.3.2 焊接接頭設(shè)計(jì) 1.3.3 電子束焊工藝參數(shù)及其選擇(xunz) 1.3.4 電子束焊技術(shù)要點(diǎn) 共九十三頁1.3.1 焊前準(zhǔn)備(zhnbi)接合

17、面的加工與清理： 電子束焊接頭屬于無坡口對(duì)接形式，裝配時(shí)力求使零件緊密接觸。電子束焊要求接合面經(jīng)過機(jī)械加工，其表面粗糙度由被焊材料、接頭設(shè)計(jì)而定，在1.525um間選定。一般電子束焊接不用填充(tinchng)金屬；只在焊接異種金屬或合金時(shí)，可根據(jù)需要使用填充(tinchng)金屬。共九十三頁焊前清理：真空電子束焊前必須對(duì)焊件表面進(jìn)行嚴(yán)格(yng)清理，否則將導(dǎo)致焊縫產(chǎn)生缺陷，接頭的力學(xué)性能降低，不清潔的表面還會(huì)延長(zhǎng)抽真空時(shí)間，影響電子槍工作的穩(wěn)定性，降低真空泵的使用壽命。1.3.1 焊前準(zhǔn)備(zhnbi)共九十三頁清理方法：工件表面的氧化物、油污應(yīng)用化學(xué)或機(jī)械方法清除。煤油、汽油可用于去除油

18、漬(yu z)，丙酮是清洗電子槍零件和被焊工件最常用的溶劑。注意：使用含有氯化烴類溶劑，隨后須將工件放在丙酮內(nèi)徹底清洗。清理完畢后不能再用手或工具觸及接頭區(qū)，以免污染。 非真空電子束焊對(duì)焊件清理的要求可降低。1.3.1 焊前準(zhǔn)備(zhnbi)共九十三頁零件裝配：對(duì)于無鎖底的對(duì)接接頭，板厚1.5mm時(shí)，局部最大間隙不應(yīng)超過(chogu)0.07 mm；隨板厚增加，間隙略增。板厚超過3.8mm時(shí)，局部最大間隙可到0.25 mm。焊薄工件時(shí)，一般裝配間隙不應(yīng)大于0.13mm。 1.3.1 焊前準(zhǔn)備(zhnbi)共九十三頁非真空電子束焊時(shí)，裝配間隙可以放寬到0.75mm。深熔焊時(shí)，裝配不良或間隙過大，

19、會(huì)導(dǎo)致過量(guling)收縮、咬邊、漏焊等缺陷。電子束焊都是機(jī)械或自動(dòng)操作的，如果零件不是設(shè)計(jì)成自緊式的，必須利用夾具進(jìn)行定位與夾緊，然后移動(dòng)工作臺(tái)或電子槍體完成焊接。 1.3.1 焊前準(zhǔn)備(zhnbi)共九十三頁焊前預(yù)熱：對(duì)需要預(yù)熱的工件，根據(jù)一定的形狀、尺寸及所需要的預(yù)熱溫度，選擇一定的加熱方法（如氣焊槍、加熱爐、感應(yīng)加熱、紅外線輻射加熱等），在工件裝入真空室前進(jìn)行。如果工件較小，加熱引起的變形(bin xng)不會(huì)影響工件質(zhì)量時(shí)，可在真空室內(nèi)用散焦電子束來進(jìn)行預(yù)熱。 1.3.1 焊前準(zhǔn)備(zhnbi)共九十三頁1.3.2 焊接(hnji)接頭設(shè)計(jì) 電子束焊的接頭形式：對(duì)接、角接、T形、

20、搭接和端接。電子束直徑細(xì)，能量集中，焊接時(shí)一般不加焊絲，所以電子束焊接頭設(shè)計(jì)應(yīng)按無間隙接頭考慮(kol)。設(shè)計(jì)的原則：便于接頭的準(zhǔn)備、裝配和對(duì)中，減少收縮應(yīng)力，保證獲得所需熔透深度。如果電子束的功率不足以一次穿透焊件，也可采用正反兩面焊的方法來完成。對(duì)重要承力結(jié)構(gòu)，焊縫位置應(yīng)避開應(yīng)力集中區(qū)。 共九十三頁對(duì)接接頭(ji tu)是最常用的接頭(ji tu)形式：1.3.2 焊接接頭(ji tu)設(shè)計(jì) 共九十三頁電子束焊接(hnji)的角接頭：1.3.2 焊接接頭(ji tu)設(shè)計(jì) 共九十三頁電子束焊接(hnji)T形接頭：1.3.2 焊接接頭(ji tu)設(shè)計(jì) 共九十三頁搭接接頭：常用于焊接(hn

21、ji)厚度小于1.6mm的焊件。1.3.2 焊接(hnji)接頭設(shè)計(jì) 共九十三頁厚板端接接頭：常采用大功率深熔透焊接(hnji)。薄板及不等厚度的端接接頭：常用小功率或散焦電子束進(jìn)行焊接。 1.3.2 焊接接頭(ji tu)設(shè)計(jì) 共九十三頁1.3.3 主要焊接(hnji)參數(shù)及其選擇 電子束焊的基本工藝參數(shù)：加速電壓；電子束電流；焊接速度；聚焦(jjio)電流；工作距離。 共九十三頁加速電壓：電子束焊接的一個(gè)重要工藝參數(shù)；提高加速電壓可增加焊縫的熔深。在大多數(shù)電子束焊過程中，加速電壓參數(shù)往往不變，但當(dāng)電子槍的工作距離較大或者要求獲得(hud)深穿透的平行焊縫時(shí)，應(yīng)提高加速電壓(選用高壓型設(shè)備)

22、。通常電子束焊機(jī)工作在額定電壓下，通過調(diào)節(jié)其他參數(shù)來實(shí)現(xiàn)焊接參數(shù)的調(diào)整。 1.3.3 主要(zhyo)焊接參數(shù)及其選擇 共九十三頁電子束電流：（簡(jiǎn)稱束流）與加速電壓一起決定著電子束焊的功率。增加電子束流，熱輸入增大，熔深和熔寬都會(huì)增加。在電子束焊中，由于加速電壓基本(jbn)保持不變，所以為滿足不同的焊接工藝需要，常常要調(diào)整電子束電流值。 1.3.3 主要焊接(hnji)參數(shù)及其選擇 共九十三頁焊接速度(sd)：電子束焊接的一個(gè)基本工藝參數(shù)，其影響焊縫的熔深、熔寬以及被焊材料的熔池行為（冷卻、凝固及焊縫熔合線形狀）。通常隨著焊接速度的增大，熔寬變窄，熔深減小 熱輸入與電子束焊接能量成正比，與焊

23、接速度成反比。 1.3.3 主要焊接(hnji)參數(shù)及其選擇 共九十三頁電子束焊熱輸入(shr)與板厚的關(guān)系：1.3.3 主要(zhyo)焊接參數(shù)及其選擇 共九十三頁電子束聚焦?fàn)顟B(tài)：對(duì)焊縫的熔深及其成形影響較大。焦點(diǎn)變小可使焊縫變窄，熔深增加。根據(jù)被焊材料的焊接(hnji)速度、接頭間隙等決定聚焦位置，進(jìn)而確定電子束斑點(diǎn)大小。 1.3.3 主要焊接參數(shù)(cnsh)及其選擇 共九十三頁工作距離：應(yīng)在設(shè)備最佳范圍內(nèi)。工作距離變小時(shí)，電子束的斑點(diǎn)直徑變小，電子束的壓縮比增大，使電子束斑點(diǎn)直徑變小，增加了電子束功率密度。但工作距離過小會(huì)使過多的金屬(jnsh)蒸氣進(jìn)入槍體中造成放電現(xiàn)象；在不影響電子槍

24、穩(wěn)定工作的前提下，可以采用盡可能短的工作距離。1.3.3 主要焊接參數(shù)(cnsh)及其選擇 共九十三頁1.3.1 電子束焊技術(shù)(jsh)要點(diǎn)一、薄板的焊接 二、厚板的焊接 三、填充金屬四、復(fù)雜件的焊接 五、電子束掃描和偏轉(zhuǎn)(pinzhun) 六、焊接缺陷及控制措施 共九十三頁一、薄板(bo bn)的焊接 電子束焊可用于焊接板厚在0.032.5mm的零件，薄板導(dǎo)熱性差，電子束焊接時(shí)局部加熱強(qiáng)烈。為防止過熱，可采用夾具。電子束功率密度高，易于實(shí)現(xiàn)厚度相差很大的接頭焊接。焊接時(shí)薄板應(yīng)與厚板緊貼(jn ti)，適當(dāng)調(diào)節(jié)電子束焦點(diǎn)位置，使接頭兩側(cè)均勻熔化。 共九十三頁薄板膜盒零件及其裝配焊接(hnji)

25、夾具：一、薄板(bo bn)的焊接 共九十三頁二、厚板的焊接(hnji) 電子束焊焊道的深寬比可高達(dá)60：1，可以一次焊透300mm厚的鋼板；當(dāng)被焊鋼板厚度在60mm以上時(shí)，應(yīng)將電子槍水平放置進(jìn)行(jnxng)橫焊，以利于焊縫成形。 共九十三頁焊 接 條 件熔 深/mm真空度/Pa電子束工作距離/mm加速電壓/kV電子束電流/mA焊接速度（cmmin-1）10-250050150902510-22005015090161051343175904電子束焊真空度對(duì)鋼板(gngbn)熔深的影響 二、厚板的焊接(hnji) 共九十三頁三、填充(tinchng)金屬為使焊縫成分滿足工件(gngjin)使

26、用要求、改善焊縫冶金焊接性、彌補(bǔ)不良裝配、修補(bǔ)焊縫缺陷或修復(fù)磨損報(bào)廢零件時(shí)，才使用填充金屬防止出現(xiàn)缺陷。 共九十三頁在接頭裝配間隙過大時(shí)可防止焊縫凹陷；在焊接裂紋敏感(mngn)材料或異種金屬接頭時(shí)可防止裂紋的產(chǎn)生；在焊接沸騰鋼時(shí)加入少量含脫氧劑(鋁、錳、硅等)的焊絲，或在焊接銅時(shí)加入鎳均有助于消除氣孔。 三、填充(tinchng)金屬共九十三頁四、復(fù)雜(fz)件的焊接用電子束進(jìn)行定位焊是裝配焊件的有效措施，其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約裝夾時(shí)間和費(fèi)用。由于電子束很細(xì)、工作距離長(zhǎng)和易于控制，電子束可以焊接狹窄間隙的底部接頭。這不僅可以用于生產(chǎn)過程，在修復(fù)報(bào)廢零件時(shí)也非常有效，復(fù)雜形狀的昂貴鑄件(zhjin)常用

27、電子束焊來修復(fù)。共九十三頁對(duì)可達(dá)性差的接頭只有滿足以下條件才能進(jìn)行電子束焊：焊縫必須在電子槍允許的工作距離上；必須有足夠?qū)挼拈g隙允許電子束通過以免焊接時(shí)誤傷工件；在電子束通過的路經(jīng)上應(yīng)無干擾(gnro)磁場(chǎng)。 四、復(fù)雜(fz)件的焊接共九十三頁五、電子束掃描(somio)和偏轉(zhuǎn)在焊接過程中采用電子束掃描可以加寬焊縫，降低熔池冷卻速度，消除熔透不均等缺陷，降低對(duì)接頭(ji tu)準(zhǔn)備的要求。 電子束掃描還可用來檢測(cè)接縫的位置和實(shí)觀焊縫跟蹤，此時(shí)電子束的掃描速度可以高達(dá)50100 ms，掃描頻率可達(dá)20kHz。 共九十三頁六、焊接(hnji)缺陷及控制措施電子束接頭也會(huì)出現(xiàn)未熔合、咬邊、塌陷、氣孔

28、、裂紋等缺陷。電子束焊縫特有的缺陷是熔深不均、長(zhǎng)空洞(kngdng)、中部裂紋和由于剩磁或干擾磁場(chǎng)造成的焊道偏離接縫等。 共九十三頁1.4 典型(dinxng)材料的電子束焊 1.4.1 鋼的電子束焊 1.4.2 有色金屬的電子束焊 1.4.3 難熔金屬(jnsh)的電子束焊 1.4.4 異種金屬的電子束焊 共九十三頁1.4.1 鋼的電子束焊一 碳素結(jié)構(gòu)鋼的焊接(hnji)二 合金鋼的焊接三 工具鋼的焊接四 不銹鋼的焊接共九十三頁一、碳素結(jié)構(gòu)鋼的焊接(hnji)低碳鋼適于焊接； 中碳鋼也可以(ky)采用電子束焊，但其焊接性隨著含碳量的增高而變差； 含碳量大于0.5%的碳鋼用電子束焊時(shí)，開裂傾向

29、比電弧焊時(shí)低，但需焊前預(yù)熱及焊后熱處理。 共九十三頁二、合金鋼的焊接(hnji)含碳量低于0.3的低合金鋼在實(shí)施電子束焊接時(shí)，可不預(yù)熱和后熱。 含碳量高于0.3的高強(qiáng)度合金鋼，可進(jìn)行電子束焊接，但退火或正火狀態(tài)下焊接性更好。當(dāng)板厚大于6mm時(shí)，應(yīng)采用焊前預(yù)熱和焊后緩冷的工藝措施，以免產(chǎn)生(chnshng)裂紋。 共九十三頁三、工具鋼的焊接(hnji)電子束焊接工具鋼，焊接接頭性能良好，生產(chǎn)率高。與其他焊接方法相比，工具鋼電子束焊不需要進(jìn)行退火等熱處理而實(shí)施高速焊接。例如：厚度為6mm的4Cr5MoSiV鋼焊前硬度為50HRC，焊后進(jìn)行550正火，焊縫金屬的硬度可以達(dá)到(d do)56 57HR

30、C，熱影響區(qū)硬度下降到43 46HRC，但其寬度只有0.13mm。 共九十三頁四、不銹鋼 焊接奧氏體不銹鋼可具有較高抗晶間腐蝕能力；馬氏體不銹鋼可以在任何熱處理狀態(tài)下進(jìn)行(jnxng)電子束焊接； 沉淀硬化不銹鋼采用電子束焊進(jìn)行焊接，可獲得較好力學(xué)性能。 共九十三頁1.4.2 有色金屬(yus jnsh)的電子束焊 一 鋁及其合金(hjn)的焊接二 鈦及其合金的焊接三 銅及其合金的焊接四 鎂及其合金的焊接共九十三頁一、鋁及其合金(hjn)的焊接鋁和鋁合金電子束焊前需要對(duì)接縫處進(jìn)行(jnxng)除油和清除氧化膜處理.鋁合金常用于制造汽車零件，非真空電子束焊接汽車用鋁合金可得到良好的接頭。共九十三

31、頁共九十三頁二、鈦及其鈦合金的焊接(hnji) 電子束焊接是所有工業(yè)(gngy)鈦和鈦合金最理想的焊接方法；焊接接頭的有效系數(shù)可達(dá)到100；焊接時(shí)為了防止晶粒長(zhǎng)大，宜采用高電壓、小束流的工藝參數(shù)。 共九十三頁三、銅及其銅合金的焊接(hnji)在真空條件下純銅加熱(ji r)時(shí)蒸發(fā)比較嚴(yán)重，所以電子束流的能量密度不宜選得太高；純銅導(dǎo)熱性好，焊接熱源的熱量易散失，焊接所需電子束功率要比焊接合金鋼大，故采用能量密度高的電子束焊機(jī)焊接純銅；焊接銅和銅合金的主要焊接缺陷是氣孔。 共九十三頁四、鎂及其合金(hjn)的焊接 由于合金中鎂和鋅在真空的蒸氣壓很高，易于產(chǎn)生氣孔，電子束焊接工藝參數(shù)應(yīng)進(jìn)行閉環(huán)控制，

32、以防止焊縫(hn fn)底層過熱和產(chǎn)生氣孔。共九十三頁1.4.3 難熔金屬(jnsh)的電子束焊 用電子束焊接(hnji)鋯、鈮、鉬、鎢等難熔金屬（熔點(diǎn)在2000以上）是較為理想的焊接(hnji)方法，因?yàn)楦吖β拭芏瓤墒褂幂^小的熱輸入獲得性能良好的焊接(hnji)接頭。 共九十三頁鉬焊接時(shí)常見的缺陷是氣孔和裂紋。焊前仔細(xì)清理焊縫和進(jìn)行預(yù)熱有利于消除氣孔。 鎢合金(hjn)對(duì)電子束焊具有較好的焊接性。焊接時(shí)接頭準(zhǔn)備和清理非常重要，清理后應(yīng)進(jìn)行除氣處理，預(yù)熱是防止鎢接頭出現(xiàn)冷裂紋的有效措施。焊后退火可降低某些鎢合金(hjn)焊接接頭的脆性轉(zhuǎn)變溫度，但不能改善純鎢焊縫金屬的冷脆性。 1.4.3 難熔

33、金屬(jnsh)的電子束焊 共九十三頁鈮合金焊縫中常見的缺陷是氣孔和裂紋。在1.3310-2 Pa的高真空下進(jìn)行，用散焦電子束對(duì)焊縫進(jìn)行預(yù)熱，有清理(qngl)和除氣作用，有利于消除氣孔。 1.4.3 難熔金屬(jnsh)的電子束焊 共九十三頁鋯非常活潑，接頭準(zhǔn)備和清理對(duì)焊接(hnji)質(zhì)量至關(guān)重要，焊接(hnji)應(yīng)在真空度達(dá)到1.3310-2 Pa以上的高真空中進(jìn)行。焊后退火可提高接頭抗冷裂和延遲破壞的能力。退火條件是在10231128K的溫度下保溫1h，隨爐冷卻。焊接鋯所用的熱輸入與同厚度的鋼相近。1.4.3 難熔金屬(jnsh)的電子束焊 共九十三頁1.4.4 異種(y zhn)金屬的電子束焊 異種金屬對(duì)電子束焊的焊接性取決于各自的物理、化學(xué)性質(zhì)(huxu xngzh)，彼此能形成固溶體的異種金屬焊接性良好，而易生成金屬間化合物的異種金屬接頭韌性差，但與其他熔焊相比要容易施焊。共九十三頁對(duì)于不能互溶的兩種金屬電子束焊接，可以通過嵌放或預(yù)置與兩種金屬兼容的過渡金屬。焊接時(shí)，必須嚴(yán)格控制焊接熱輸入(shr)，采用較高的焊接速度，避免焊接裂紋和接頭脆性。 1.4.4 異種(y zhn)金屬的電子束焊 共九十三頁1.