基本原理
電子束焊接時會通過電子在加工區(qū)域產(chǎn)生的能量(通過50-200kV的高壓加速)。并且束流的形成一直在真空中,焊接也在真空中進行。當電子撞擊到工件上時,大部分的動能轉(zhuǎn)化成熱能,實現(xiàn)焊接。
應(yīng)用特點
在多數(shù)生產(chǎn)應(yīng)用時電子束焊接已超過激光焊接的能量密度。在快速焊接時電子束可以焊出極深且窄的焊縫。由于極小的焊縫寬度使得熱影響區(qū)面積很小,所以工件變形也很小。電子束能焊接要求焊縫很細小的工件,可達到的焊縫深度在0,2 mm到200mm之間。高能量密度使得電子束可以焊接所有的金屬,包括一些易熔化、高熔點、高傳導(dǎo)金屬,以及對不同材料進行混合組合焊接,如鋼和銅不銹鋼和鋁等焊接。
深度熔融可以焊出很窄并且深度超過 200mm 的焊縫,它可以達到一個20:1的深寬比。電子束的工藝參數(shù)可以被精確的控制,所以可以做到大批量工件加工的精確重復(fù)性。所有的參數(shù)都可以作為電學(xué)單位被測量和被控制。鑒于精確可調(diào)性和重復(fù)性,使得電子束的所有應(yīng)用獲益匪淺,通過簡便可靠的測量,可以精確記錄下所有束流的調(diào)節(jié)參數(shù),易于再生產(chǎn)。在加工位置的電子束的調(diào)整既可以手動也可以實現(xiàn)全自動,同時還易于手動操控。焊接時允許的縫隙:最大允許的縫隙是焊接深度的5 %,但最多為 0.3 mm。
● 電子束能焊接不同的金屬及合金材料,尤其高難熔金屬都能焊接;
● 電子束可以精確的確定焊縫的位置,精度和重復(fù)性誤差可基本忽略;
● 電子束能一次性焊接從厚度0.2MM左右薄壁膜件直至厚度達200MM的工件;
● 最高的深寬比大于20:1;
● 電子束焊接,其焊縫化學(xué)成份純凈, 焊接接頭強度高、質(zhì)量好;
● 電子束焊接所需線能量小,而焊接速度高,因此焊件的熱影響區(qū)小、焊件變形小,除一般焊接外,還可以對精加工后的零部件進行焊接。
● 可焊接異種金屬, 如銅和不銹鋼、鋼與硬質(zhì)合金、鉻和鉬、銅鉻和銅鎢、純鋁和純銀、鈦合金等;
● 真空電子束焊接不僅可以防止熔化金屬受到氧、氮等有害氣體的污染,而且有利于焊縫金屬的除氣和凈化,因而特別適于活潑金屬焊接。也常用于電子束焊接真空密封元件,焊后元件內(nèi)部保持在真空狀態(tài);
● 在真空中進行焊接,焊縫純凈、光潔,呈鏡面,無氧化等缺陷;
● 電子束能量密度高,能把焊件金屬迅速加熱到很高溫度,因而能熔化任何難熔金屬與合金。熔深大、焊速快,熱影響區(qū)極小,因此對接頭性能影響小,接頭基本無變形;
● 與普通焊接相比, 其焊接速率更高(尤其對于大厚件的焊接工件)。
節(jié)約成本
傳統(tǒng)的焊接需要有較大的縫隙或開坡口,還需焊接輔料,特殊焊接是還需焊前焊后熱處理或保溫,成本、工藝都是不小的代價。這些情況通常從技術(shù)角度和成本控制上來說,都是企業(yè)不希望發(fā)生的。所以采用電子束焊接的工藝后,為設(shè)計工程師處理同種或異種金屬的焊接問題時帶來了極高的自由度,通過對材料優(yōu)化的選擇,引領(lǐng)您進入成本節(jié)約型的生產(chǎn)。因為用電子束進行焊接保證的不僅僅是低變形和高精度,最可貴的是可以實現(xiàn)傳統(tǒng)焊接所不可達的焊接領(lǐng)域。此外電子束的應(yīng)用還可以克服其他焊接工藝的局限。在焊接時,如果工件不允許太熱,或是要求的焊縫深度很大,且必須保證在一個很小的公差范圍內(nèi),此時電子束相對于激光體現(xiàn)出了優(yōu)勢。因為許多工件都可以由單獨的部件連接而成,這樣就可以使廉價材料代替昂貴材料成為了可能。一個好的焊接設(shè)計可以避免,在焊接件的其它位置進行費用很高的切屑加工和其他輔助加工。
應(yīng)用范圍
電子束焊接已廣泛用于航空、航天、船舶、核工業(yè)、汽車、電力等行業(yè),現(xiàn)已發(fā)展到石油、化工、機械、儀表儀器、精密加工等行業(yè)。