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经过电子枪产生,并由高压加速和电子光学系统汇聚成的功率密度很高的电子束撞击到工件表面,电子的动能转换为热能,使金属迅速熔化和蒸发。在高压金属蒸汽的作用下,熔化的金属被排开,电子束就能继续撞击深处的固态金属,同时很快在被焊工件上钻出一个锁性小孔,小孔的周围被液态金属包围。随着电子束与工件的相对移动,液态金属沿小孔周围流向熔池后部,逐渐冷却、凝固形成焊缝。

近年来,焊接研究所提出了新型非真空电子束焊接方法,即电子束-等离子弧焊接。它采用电子束与等离子弧相串联,叠加起来进行焊接,电子束通过真空和等离子枪的阴极进入大气,穿过等离子弧后熔化金属进行焊接。这样可以减小电子束的能量损失,也有助于稳定等离子弧,等离子弧可以很好的保护焊接熔池,并作为附加热源预热工件,有助于改善焊缝成形,增加熔深。

与传统电子束焊相比,活性电子束焊的特点为:

  ①使用活性剂可明显减小熔池上部宽度,改变熔池形状。

  ②SiO2、TiO2、Cr2O3单组元活性剂对电子束焊接熔深增加有影响。

  ③由SiO2、TiO2、Cr2O3等组成的多组元不锈钢电子束焊活性剂,可使聚焦电子束焊接熔深增加两倍多。

  ④使用活性剂后,聚焦电流和束流对电子束焊熔深增加有影响。

在大气的环境下,高速运动的电子遇到大气中的空气分子,会发生强烈的反射,折射,散射等现象,这样电子束的能量会消耗殆尽,等到达要焊接的工件,几乎不能穿透厚一点的金属;即使所剩的能量很高,在大气状态下焊接,焊接的质量也很难,比如气孔等;基于安全角度进行考虑,因为电子束焊接过程中会有X射线产生,对人体的危害是比较大的,有真空室就可以通过真空室来消除这个影响。

在我国的航空航天领域,也就是我们平常所说的,一个卫星,火箭,导弹(差不多和火箭是一个东东),飞机的发动机,飞机零部件等上面其实应用非常广泛。还有就是一些船舶的零部件,汽车的涡轮增压器,汽车变数箱的齿轮等等;再就是核能的一些大结构件的焊接,汽轮机的焊接,一些真空压力容器等的焊接。

大铜件的焊接和小铜件的焊接又是不一样的,为什么呢?很显然,热容量不一样,小铜件和大铜件的焊接时候的热输入量是不成比例的,这就是铜和其他材料不一样的地方。很多的设备由于功率不够,或者加速电压不够高,焊接的深度就是打不到的。

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