電子束焊接是一種利用電子束作為熱源的焊接工藝。電子束髮生器中的陰極加熱到一定的溫度時逸出電子，電子在高壓電場中被加速，通過電磁透鏡聚焦後，形成能量密集度極高的電子束，當電子束轟擊焊接表面時，電子的動能大部分轉變為熱能，使焊接件的結合處的金屬熔融，當焊件移動時，在焊件結合處形成一條連續的焊縫。對於真空電子束焊機，要焊接的工件置於真空室中，一般裝夾在可直線移動或旋轉的工作檯上。焊接過程可通過觀察系統觀察。
基本介紹
- 中文名：電子束焊接機
- 類別：利用電子束作為熱源的焊接工藝
- 優點：高能量密度和優良的焊縫質量
- 套用範圍：航空航天和太空開發部件
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套用
電子束焊接技術因其高能量密度和優良的焊縫質量，率先在國內航空工業得到套用。先進發動機和飛機工業中已廣泛套用了電子束焊接技術，取得了很大的經濟效益和社會效益，該項技術從上世紀八十年代開始逐步在向民用工業轉化。汽車工業、機械工業等已廣泛套用該技術。最早研發電子束技術的國家是德國，憑藉先進和敏銳的科學研發能力，德國的電子束當前已經處於行業中的領先地位。德國波賓電子束技術（pro-beam）憑藉行業中經驗的積累，已經凸現了很大的優勢。電子束焊接的套用涵蓋了從薄膜焊接到一次性接合200mm得兩個共建的焊接。電子束技術的產生使得機械零件的設計具有了更多的自由度，同時，它還廣泛套用在航空航天和太空開發部件的加工、船舶製造業或電子和汽車工業的批量生產上。
歷史
我國自行研製電子束焊機始於60年代，至今已研製生產出不同類型和功能的電子束焊機上百台，並形成了一支研製生產的技術隊伍，能為國內市場提供小功率的電子束焊機。
近年來，出現了關鍵部件（電子槍，高壓電源等）引進、其它部件國內配套的引進方式，這種方式的優點是：設備既保持了較高的技術水平，又能大大降低成本，同時還能對用戶提供較完善的售後服務。北京航空工藝研究所以此方式為某航空廠實施設備的總體設計和總成，實現了某重要構件的真空電子束焊接；桂林電器科學研究所也通過這種方式開發了HDG(Z)-6型雙金屬帶材高壓電子束連續自動焊接生產線，該機加速電壓120kV、束流0～50mA、電子束功率6kW，帶材運行速度0～15m/min，從而使我國擠身於世界上能生產這種生產線的幾個國家之一。北京中科電氣高技術公司近期為上海通用汽車公司研製成功自動變速車液力扭變器渦輪組件電子束焊機，70 s內可完成兩條端面圓焊縫的焊接，並已投入商業化生產。
目前，以科學院電工所的EBW系列為代表的汽車齒輪專用電子束焊機占據了國內汽車齒輪電子束焊接的主要市場份額；我國的中小功率電子束焊機已接近或趕上國外同類產品的先進水平，而價格僅為國外同類產品的1/4左右，有明顯的性能價格比優勢。
研究
在機理及工藝研究上，北京航空工藝研究所、北京航空航天大學、天津大學、上海交通大學、西北工業大學、中國科學電工所、桂林電器科學研究所、西安航空發動機公司、航天材料及工藝研究所、哈爾濱焊接研究所開展的工作涉及熔池小孔動力學、電子束釺焊、接頭疲勞裂紋擴展行為、接頭殘餘應力、填絲焊接、局部真空焊接時的焊縫軌跡示教等。
優點
電子束焊接技術的優點是：焊縫質量好、穿透深度深；熱源穩定性、易控制適用於大批量生產，可作為最後加工工序或僅留精加工餘量。目前電子束焊接鋁合金厚度可達450mm，焊縫深寬可達比70:1。
特點
真空電子束焊接具有以下特點：
1)電子束能量密度高、一般可達106~109W/cm2,是普通電弧焊和氬弧焊的100~10萬倍。因此可實現焊縫深而窄的焊接，深寬比大於10:1。
2)電子束焊接，其焊縫化學成份純淨, 焊接接頭強度高、質量好。
3)電子束焊接所需線能量小，而焊接速度高，因此焊件的熱影響區小、焊件變形小，除一般焊接外，還可以對精加工後的零部件進行焊接。
4)可焊接普通鋼材、不鏽鋼、合金鋼及銅、鋁等金屬、難溶金屬(如鉭、鈮、鉬)和一些化學性質活潑的金屬（如鈦、鋯、鈾等)。
5)可焊接異種金屬, 如銅和不鏽鋼、鋼與硬質合金、鉻和鉬、銅鉻和銅鎢等。
6)電子束焊接的工藝參數，如加速電壓、束流、聚焦電流、偏壓、焊速等可以精確調整，因此易於實現焊接過程自動化和程式控制，焊接重複性好。
7)電子束焊接能焊接複雜幾何形狀工件。
8)與普通焊接相比, 其焊接速率更高（尤其對於大厚件的焊接工件）。
