杨浦周边电子束焊接设备技术要求

送丝机构应焊丝准确地送入电子束的作用范围内。送丝嘴应尽可能靠近熔池，其表面应有涂层以防金属飞溅物的沾污。应选用耐热钢来制造送丝嘴。应能方便地对送丝机构进行调节。以改变送丝嘴到熔池的距离、送丝方向以及与工件的夹角等。焊丝应从熔池前方送入。焊接时采用电子束扫描有助于焊丝的熔化和改善焊缝成形。送丝速度和焊丝直径的选择原则是使填充金属量为接头凹陷体积的1.25倍。

电子束很细、工作距离长、易于控制，所以电子束可以焊接狭窄间隙的底部接头。这不仅可以用于生产过程，而且在修复报废零件时也非常有效。复杂形状的昂贵铸铁件常用电子束来修复。

　　对可达性差的接头只有满足以下条件才能进行电子束焊接：

　　（1）焊缝在电子枪允许的工作距离上；

　　（2）有足够宽的间隙允许电子束通过，以免焊接时误伤工件；

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。

电子束焊机有两类：低压电子束焊机的加速电压为30～60千伏；高压电子束焊机的加速电压可达175千伏。电子束焊可焊接所有的金属材料和某些异种金属接头,从箔片至板材均可一道焊成，钢板可焊厚度达100毫米,铝板达150毫米，铜板可达25毫米。碳钢在真空中焊接时，由于钢中原含有的气体会释放出来，焊缝金属容易产生微气孔。

当束功率密度低于105W/cm2时，电子束的能量在工件表面将转换为热能，由于工件表面的散热条件较好，通过热传导的方式，熔池有向工件深层发展的趋势，此时焊缝熔深较浅，称为熔化成形。

　　当束功率密度增大到超过105W/cm2时，焊缝表面金属迅速熔化且剧烈蒸发，在蒸发反作用力的排斥下，熔池下凹，排开液态金属而露出新的固态金属表面，使电子束可以穿透到相当的深度，形成一个细长的束孔。

　　随着电子束的移动，束孔的金属不断熔化并被排斥到熔池后方，冷凝后形成焊缝，这种焊缝称为深穿入成形。电子束焊接中主要采用这种成形方法以发挥其深宽比较大的优点。

窄焊缝(熔化区)要求焊前对工件进行精细的准备;焊接接头边缘需加工;焊接接头要求没有装配间隙或非常小的间隙(通常无填充金属);真空下进行焊接可能使被焊工件的尺寸受限制;大规格工件需定制特殊设备;特殊工件需采用局部真空电子束焊;对带磁的部件敏感，即电子路径受磁场韵影响;从阴极至工件轰击点的磁场;针对被焊金属工件内部磁场退磁。

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。

局部真空电子束焊接技术是在大尺寸结构件的焊缝及其附近局部区域建立真空环境，并进行电子束焊接的技术。这种方法既保留了真空电子束焊接的特点，又避开了庞大的真空室，解决了厚大工件的焊接问题，可大大提高焊接质量并降低设备成本。

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。