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1、一、非真空电子束电子束焊接是经精确聚焦的高速电子束对工件轰击的过程,电子流冲击到工件上时,动能就转变为热能。电子的质量很小,它和质量较大的物体冲撞后就要减速或发生偏转。电子的速度主要取决于焊枪的加速电压,而电子的飞行距离R,取决于加速电压、工作气氛的密度和气体分子或原子的质量。因此,非真空电子束焊接时,必须做到:（1）电子束发生器仍处于真空中,将电子束无损耗地引入大气中,（2）提高环境气氛的温度和降低气氛的原子量。电子枪体的改进：1、用带孔的板把枪室分成几段分别抽气，在不大的距离内造成很大的真空梯度。2、（荒田吉明）将电子束引出
2、孔道改成阶梯形，电子束通过时产生气流扰动，对防止气流进入枪室起到较好效果，圆锥形。3、通孔结构，可以在极短的长度上产生压降，从而使真空泵抽气量降低到最小。保护气氛和工作距离：在电子束引出口和工件的下方各安装一个惰性气体喷嘴，焊接时保护气体保护焊缝金属不受大气污染和氧化。（工作距离：引出口到工件表面，D越大熔深越浅）（环境气氛的影响：分子量越小熔深越大，氦气>空气>氩气。）（气体的温度越高，熔深越深：）二、电子枪的工作情况目前非真空电子束焊机中所使用的是由灯丝(阴极)、栅极和阳极构成的自会聚和自加速的三极枪,其发射电子束的方式与电
3、视显象管中简单的二极枪非常类似,即阴极加热后,其表面的电子处于自由逸出状态,同时阴极对环状阳极又有非常高的直流负电位。为了控制电子束流,在栅极上加有比阴极更负的直流栅偏压,束流大小可通过改变栅偏压而加以调节。电子束功率损耗：它在电子枪内部通道上的动能损失很小。当穿过最下面的阻尼孔后,由于和周围大气中气体原子或分子间的散射碰撞所造成的漂移,使电子束立即发散而降低功率密度。不过,其总功率并无明显损失。电子束与周围气体碰撞并使其电离后所摄得的照片,但实际上使周围气体电离的电子乙束比照片中所显示的要细得多。电子束在离开最下面的阻尼孔后不
4、同距离处的功率密度分布表明，其总功率在一个较大的距离范围内相当稳定,但距离增加时,束径随之增大,功率密度相应降低。功率密度随距离增加而降低的量除与束散有关外,并与周围大气的密度及其原子序数成正比。因此,当其他条件相同时,非真空电子束焊接输入到工件上的功率密度将明显地取决子所使用工作气体的种类。三、真空度概念按照焊接熔池免遭大气作用的程度不同，电子束焊接可分为工作真空度在1.33×10-1～1.33×10-4Pa之间的高真空电子束焊接，工作真空度在1.33～66.65Pa之间的低真空电子束焊接，以及在大气压下进行的非真空电子束焊接
5、。然而这三类焊接装置的电子枪(或称电子束发生器)都必须工作在1.33×10-3Pa以上的高真空中。四、应用从材料上看，高真空设备适合焊接难熔金属、活性金属、耐热合金和精密合金等。从零件上看，高真空设备适用于电子工业、仪器制造、精密机械中的精密零件焊接，以及航空航天、核工业中的中、小型或大型零件的焊接，如核燃料元件、液体火箭发动机部组件、以及航空发动机构件。从生产的角度看，高真空设备适用于生产效率较低，尺寸大小可以装进真空室中焊接的单件或小批量生产。低真空电子束焊接装置同高真空相比，最显著的特点是不仅简化了焊接室的抽真空系统，而且
6、大大缩短了焊接室的抽空时间。因为在高真空时，抽气时间主要决定于焊接室、工作台、夹具和工件的表面放气，这个放气过程实质是这些固体表面对气体分子的物理吸附与化学吸附，在真空状态下逐渐脱附的结果。而在低真空焊接时，预先抽出的主要是充满焊接室空间的气体。这就大大缩短了焊接循环时间，提高了生产效率。虽然焊接是在低真空中进行的，但当真空度优于4Pa时，束流功率密度与高真空时相差不大，对焊缝熔深和形状影响较小。低真空电子束焊接特别适合于大批量生产或在生产线上使用，例如汽车工业中的齿轮组件、轴类零件的大批量生产，焊后可不再加工。非真空电子束焊接
7、不需要真空室，是在大气压下进行的焊接。因此，焊件尺寸摆脱了真空室限制，省去了抽空时间，这就带来了如下特点：(1)可连续焊接大型工件的长焊缝，仍不同程度地保持着真空电子束焊的特点，焊接速度比氩弧焊高10倍以上，收缩变形可以仅为氩弧焊的十分之一，焊缝深宽比可达5:1；(2)非真空电子束的束斑直径一般在1.5～2.5mm之间，且焊缝断面形状呈花瓶状，因此对接头间隙和电子束对中要求不像真空电子束焊接那样严格。非真空电子束焊接的局限性是：当电子束被引入到大气中时，同周围气体分子碰撞发生散射致使功率密度逐渐降低。所以在大气压下，电子束只能在
8、很短的一段距离保持其最初的功率密度，电子束的出口到工件接头的最大工作距离不能超过25mm。因此，焊接外形复杂的工件时，要受电子束可达性的限制。当向电子束出口处吹送相对密度(ρ)比空气(ρ=1.0)小得多的氦气(ρ=0.14)作保护气时，工作距离可以延长到50mm
