浙江舟山电子束焊接设备技术要求

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。

在焊接过程中采用电子束扫描可以加宽焊缝降低熔池冷却速度，消除熔透不均等缺陷，降低对接头准备的要求。电子束扫描是通过改变偏转线圈的激磁电流，从而使横向磁场变化来实现的。常用的电子束扫描图形有正弦形、圆形、矩形、锯齿形等。通常电子束扫描频率为100~1000Hz。电子束偏转角度为2°~5°。电子束扫描还可用来检测接缝的位置和实现焊缝跟踪，此时电子束的扫描速度可以高达50~100m/s，扫描频率可达20kHz。在焊接大厚度工件时为了防止焊接所产生的大量金属蒸气和离子直接侵入电子枪可设置电子束偏转装置。使电子枪轴线与工件表面的垂直方向成5°~90°夹角，这对于大量生产中电子枪工作稳定是十分有利的。

和其它熔化焊一样，电子束焊接接头也会出现未熔合、咬边、焊缝下陷、气孔、裂纹等缺陷。此外电子束焊缝特有的缺陷有熔深不均、长空洞、中部裂纹和由于剩磁或干扰磁场造成的焊道偏离接缝等。熔深不均出现在不穿透焊缝中，这种缺陷是高能束流焊接所特有的。它与电子束焊接时熔池的形成和金属的流动有密切关系。加大小孔直径可以消除这种缺陷。长空洞及焊缝中部裂纹都是电子束深熔透焊接时所特有的缺陷。降低焊接速度，改进材质有利于消除此类缺陷。

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。

电子束在30～150kV的加速电压作用下，被加速到光速的1/2～2/3倍，高速电子流轰击工件表面，使其表层温度达到104℃以上、功率密度达到107W/cm2。因此，能量密度高度集中和局部高温是电子束焊接的Z大特点。但在常规加速电压的作用下，电子束穿透工件的深度仅为几十分之一毫米，这与电子束焊缝的熔深(Z大可达300mm)相比是微不足道的。

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。

焊件表面与电子枪的工作距离影响电子束的聚焦程度，工作距离变小时，电子束的压缩比增大，使电子束斑点直径变小，增加了电子柬功率密度。而工作距离太小，会使过多的金属蒸汽进入枪体造成放电。在不影响电子枪稳定工作的前提下，应尽可能采用短的工作距离。在本次试验中，采用水平的焊枪，在夹具设计完成后，已经确定了焊接的工作距离为455mm。这是所有焊接参数中，确定且不变的一个参数。

由于焊缝及其热影响区发生了复杂的物理化学变化，其组织成分和性能已不同于母材，所以焊接后一般要通过热处理来改善焊缝和热影响区的组织，消除残余应力，促使残余的氢逸出，从而提高焊接接头的韧性，增强零件抵抗应力腐蚀的能力，零件形状和尺寸的长期稳定。