电子束与摩擦焊经典案例

《电子束与摩擦焊经典案例》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二讲电子束焊接利用加速和聚焦的电子束轰击位于真空或非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的一种焊接方法。1.概述德国的K.-H.Steigerwald和法国的J.A.Stohr首先将电子束应用到工业生产中。K.-H.Steigerwald1948年，发现电子束可以用来加工材料1951年，打孔，刻蚀，切割1956年，电子束焊机J.A.Stohr1954年，真空电子束焊接核工业燃料元件上的Zr基活泼合金。1957年，公布研究成果。电子束焊接首先应用于原子能及宇航工业。2电子束焊的基本原理2.1电子束的产生高压加速装置形成的

2、高功率电子束流，通过磁透镜会聚，得到很小的焦点，轰击置于真空或非真空中的焊件时，电子的动能迅速转化为热能，熔化金属，实现焊接过程。(1)阴极钨。钽及六硼化镧制成。(2)阳极形成束流(3)聚束极控制极、栅极。控制电子束流，三极枪。(4)聚焦透镜得到107W/cm2以上。(5)偏转系统适应接头类型和加工工艺。(6)合轴系统得到满意的电子束斑点。2.2电子束深熔焊机理电子束焊接时，在加速电压作用下，电子可被加热到1/2-2/3的光速，工件材料表面温度可达到104℃以上，表层金属迅速被熔化。高温还向焊件深层传导。Pd＝Pi/

3、пRb2Tc＝(1/λ)PdRb当束斑直径足够小时，功率密度分布曲线变得窄而陡，热传导等温线向深层扩散，形成窄而深的加热模式。基本结论：提高电子束的功率密度可以增加穿透深度。大厚度电子束焊件中的热传导现象。小孔效应及其形成高功率密度的电子束轰击焊件，使焊件表面材料熔化并伴随着液态金属的蒸发，材料表面蒸发走的原子的反冲力使焊缝金属表面压凹，随着电子束功率密度进一步加大，金属蒸汽量增多，液面被压凹的程度也增大，并形成一个通道。电子束经过通道轰击底部的待熔金属，使通道逐渐向纵深发展。小孔的动态平衡与液态金属在重力下的浸灌作

4、用和表面张力的封口作用有关。3.电子束焊接技术的特点(1)电子束能量密度高，是理想的焊接热源热源能量密度/W.cm-2热源直径/cm电弧1040.2~2等离子104~1050.5~2电子束104~1070.03~1激光103~1070.01~1(2)电子束焊热源稳定性好，易控制(3)真空电子束焊接时，焊缝免遭大气污染，在2Pa真空度下焊接相当于99.99%氩气的保护，真空获得所消耗的成本远低于消耗氩气的成本。(4)电子束焊机易实现自动化控制，操作简单，焊接质量易保证，适合批量生产。(5)允许采用的焊接接头形式较其它焊

5、接方法少，焊接速度快，热影响区窄、焊接变形小，可作为最后加工工序或仅保留精加工余量。不同焊接方法焊缝晶粒尺寸的比较(6Al-6V-25N)焊接方法厚度/mm焊缝宽度/mm热影响区宽度/mm晶粒尺寸/mm钨极氩弧焊1.657.9~9.51.540.892.369.5~11.12.56~4.570.89电子束焊高压1.272.180.050.25~0.642.411.520.050.25~0.64低压2.182.561.270.25~0.64不同焊接方法的横向收缩量焊接方法板厚/mm线能量/kJ·cm-1横向收缩/mm电

6、子束焊8~182~50.06~0.07手工焊830~320.8~0.9单面自动焊1256~600.75~0.8TIG1212~130.35~0.42(6)大功率电子束适合焊接大厚度零件，提高材料利用率，经济效益好。(7)电子束焊的适用范围极广，它可用于焊接贵重部件(如喷气式发动机部件)，又可焊接廉价部件(如齿轮等)；既可适用大批量生产(如汽车、电子元件)，也适用于单件生产(如核反应堆结构件)；既可以焊接微型传感器，也可焊接结构庞大的飞机机身；从薄的锯片到厚的压力容器它都能焊接；不但可焊接普通的结构，亦可焊接多种特殊金

7、属材料，如超高强度钢、钛合金、高温合金及其它贵重稀有金属。1焊缝深宽比高束斑尺寸小，能量密度高。可实现高深宽比(即焊缝深而窄)的焊接，深宽比达60:1，从0.1~300mm厚度不锈钢板可一次焊透。2焊接速度快，焊缝物理性能好能量集中，熔化和凝固过程快。例如焊接厚125mm的铝板，焊接速度达400mm/min，是氩弧焊的40倍，能避免晶粒长大，使接头性能改善，高温作用时间短，合金元素烧损少，焊缝抗蚀性好。3工件热变形小能量密度高，输入工件的热量少，工件变形小4焊缝纯洁度高真空对焊缝有良好的保护作用，高真空电子束焊接尤其

8、适合焊接钛及钛合金等活性材料。5工艺适应性强参数易于精确调节，便于偏转，对焊接结构有广泛的适应性。6可焊材料多不仅能焊金属，也可焊陶瓷、石英玻璃等，以及非金属材料与某些金属的异种材料接头。7再现性好电子束焊接参数易于机械化、自动化控制，重复性、再现性好，提高了产品质量的稳定性。8可简化加工工艺可将重复的或大型整体加工件分为易于加工的、简单的或小