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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。
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。
电子束焊接的优势
①能量密度高(1010-1013W/m2)。焊缝窄,热影响区小且具有平行边缘,焊接变形小;一般焊接无需填充金属;对于的工业产品具有较高的焊接速度;可获得深宽比大的焊缝,焊接厚件时不开坡口一次成形。
②真空条件下焊接。避免在焊接过程中工件氧化,焊缝纯净度高。
③可靠性及重复性好。焊接参数自动控制,能够焊缝质量;焊接参数易于调节,工艺适应性强。
④适用于异种金属材料焊接,包括部分陶瓷材料。
真空电子束钎焊作为一种、GX率、控制的制造技术,对各种精密、复杂部件的连接制造具有非常重要的意义。用电子束作为加热源进行真空钎焊,就是用电子束高速扫描,使电子束由点热源转化为面热源,实现零件的局部高速均匀加热。该工艺具有普通真空钎焊无法比拟的性,如高温停留时间短、大大减少钎料对母材的溶蚀、输入能量精密可控、能量输入路径可任意编辑等。
通常情况下,根据电子枪的类型选取某一数值,在相同的功率、不同的加速电压下,所得焊缝深度和形状是不同的。提高加速电压可增加焊缝的熔深,在保持其他参数不变的条件下,焊缝横断面深宽比与加速电压成正比例。当焊接大厚件并要求得到窄而平的焊缝,或电子枪与焊件间的距离较大时可提高加速电压。在这次试验中,由于焊接距离较大,因此,要对达到8mm厚的铝合金件达到焊透的效果,加速电压基本控制在30~60kV。
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。