低真空電子束焊機（partial vacuum electron beam welder）是指電子槍和焊接室分隔成兩部分，電子槍的真空度高於0.0133Pa而焊接室真空度為1.33~66.65Pa的電子束焊機。低真空電子束焊接機具有真空系統簡單，設備成本低，使用方便，更換被焊零件後抽氣時間短，對被焊零件清洗要求低等優點。
基本介紹
- 中文名：低真空電子束焊機
- 外文名：partial vacuum electron beam welder
- 定義：在低真空下工作的電子束焊機
- 學科：電子工程
- 特點：真空系統簡單，設備成本低
- 優點：使用方便，更換零件後抽氣時間短
簡介,分類,工作原理,系統要求,
簡介
低真空電子束焊是在10-1～10Pa的壓強下進行的。壓強為4Pa時束流密度及其相應的功率密度的最大值與高真空的最大值相差很小。因此，低真空電子束焊也具有束流密度和功率密度高的特點。由於只需抽到低真空，明顯地縮短了抽真空時間，提高了生產率，適用於批量大的零件的焊接和在生產線上使用。例如：變速器組合齒輪多採用低真空電子束焊接。
分類
電子束焊機通常分為高真空、低真空和非真空三種類型。
1)高真空電子束焊機焊接
在高真空工作室內進行。工作室和電子槍可用一套真空機組抽真空，也可用兩套機組分別抽真空。為防止擴散泵油污染工作室，工作室和電子槍室通道口處設有隔離閥。
2)低真空電子束焊機焊接
在低真空工作室內進行，但電子槍仍可在高真空條件下工作。電子束通過隔離閥和氣阻通道進入工作室。電子槍和工作室各用一套獨立的抽氣機組單獨抽真空。
3)非真空電子束焊機焊機
沒有真空工作室。電子束在高真空條件下產生，然後通過一組光闌、氣阻通道和若干級真空小室，引入到大氣壓力下的環境中對工作進行施焊。各真空室採用獨立的抽真空系統，以便在電子槍和大氣間形成壓力依次增大的真空梯度。
工作原理
電子束是從電子槍中產生的。通常電子是以熱發射或場致發射的方式從發射體（陰極）逸出。在25～300kV的加速電壓的作用下，電子被加速到0.3～0.7倍的光速，具有一定的動能，經電子槍中靜電透鏡和電磁透鏡的作用，電子會聚成功率密度很高的電子束。
這種電子束撞擊到工作表面，電子的動能就轉變為熱能，使金屬迅速熔化和蒸發。在高壓金屬蒸氣的作用下熔化的金屬被排開，電子束就能繼續撞擊深處的固態金屬，很快在被焊工件上“鑽”出一個鎖形小孔，小孔的周圍被液態金屬包圍。隨著電子束與工件的相對移動，液態金屬沿小孔周圍流向熔池後部，逐漸冷卻、凝固形成了焊縫。
電子束傳送到焊接接頭的熱量和其熔化金屬的效果與束流強度、加速電壓、焊接速度、電子束斑點質量以及被焊材料的性能等因素有密切的關係。
系統要求
低真空型電子束焊接機的真空系統必須滿足如下幾個要求：
①槍室和焊接室之間的壓差要足夠的大，以保證槍室的工作壓強不高於6.6×10-2Pa，而且要保證電子槍的陰陽極區域的氣壓儘可能穩定。
②焊接室的工作壓力處於低真空狀態，但要保證：電子束在工件上的穿透能力接近高真空條件下的穿透能力；在低真空狀態下的焊接氣氛要保障達到優良的焊縫冶金質量。
③電子束在低真空區飛行的距離儘可能短，以減少電子束的散射損失。
由於在氣體中飛行的電子同氣體分子和其它粒子間會發生相互作用，又由於核電場的作用，會造成部分電子偏離原來的路線，這一類的離散叫彈性散射。電子的彈性散射又同氣體分子的種類、氣體密度、電子能量(或加速電壓)以及電子飛行的路程有關。國外在這方面作了不少研究工作。大量實踐都證明了加速電壓為60kV時，電子束飛行距離為500mm左右。當焊接室壓力為3Pa～4Pa時，電子束在工件上的穿透能力基本上同高真空條件下一樣。當焊接室壓力升高到6.6Pa時，仍能得到非常滿意的穿透性能。
