电子束不仅能量密度高而且可调整,被焊零件的厚度可薄至0.05mm,厚至300mm(钢)如果要是铝可达到550mm,主要的是不用开坡口一次就焊透。因为焊接在真空中进行,可以避免空气中的氢和氧对焊缝的影响,可的完成对较活性的材料焊接,如钼、铀、钛等。对于两种物理性质差别很大的材料也可焊接,比如非常薄的铜片与非常厚的钢制零件焊接到一起。
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。
焊前压配指焊接零件的定位和装夹。焊接前零件装配精度对电子束焊质量的影响很大,因为端面接触部位存在间隙或零件配合过松都会造成焊接变形,所以,不论是冷压还是热装,都要控制机加工的公差配合,零件焊接前压配的精度,确保装配到位。
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。
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。
电子束焊接技术因其高能量密度和优良的焊缝质量,率先在国内航空工业得到应用。发动机和飞机工业中已广泛应用了电子束焊接技术,取得了很大的经济效益和社会效益,该项技术从上世纪八十年代开始逐步在向民用工业转化。汽车工业、机械工业等已广泛应用该技术.
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。
电子束焊接的特点?
(1)大的深宽比,可达20:1,如果用脉冲的话,可达50:1;
(2)可焊接难熔金属,热敏感强的金属及异种金属;
(3)可控制,重复性好及稳定性好(当然这个和设备的性能紧密相关);
(4)由于是在真空中进行,因为可以提高焊缝质。