脉冲束流电子束焊接技术综述

《脉冲束流电子束焊接技术综述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、专稿FEATURE脉冲束流电子束焊接技术综述AnOverviewofPulsedElectronBeamWeldingTechnology北京航空航天大学 齐铂金 范霁康 刘方军目前国内外脉冲束流电子束焊接研究取得了一定的进展，然而，无论是研究的深度还是广度，特别是应用方面的研究还具有广阔空间。脉冲电子束焊接技术将可能是进一步提高航空、航天工业中某些特殊结构材料和关键零部件焊接质量的有效方法，具有重要的工程应用价值。DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2015.11.026可分为连续束流电子束焊和脉冲

2、束脉冲平均束流；tp为脉冲峰值束流持流电子束焊。目前工业生产中应用续时间；tb为脉冲基值束流持续时间；齐铂金广泛的电子束焊一般为连续束流电tc是脉冲方波束流的周期，并且满足教授，博士生导师，主要从事焊接子束焊，而脉冲束流电子束焊是在连tc=tp+tb。所以，与连续束流电子束焊工艺及设备、电源技术及应用等研究。续束流电子束焊的基础上发展而来接相比，脉冲束流电子束焊具有的特的，是指将电子束流调制成脉冲方波征工艺参数，分别为束流基值、峰值、形式进行焊接的一种技术。已有研频率、占空比等，合理地匹配脉冲参究表明，脉冲电子束焊由于其脉

3、冲效数将能够获得良好的焊接效果。电子束焊是高能束焊的一种，利应显现出了良好的焊接品质，具有广在同样的焊接平均功率下，脉用加速和聚焦的电子束流轰击工件，阔的应用前景。本文将从其技术特冲电子束能产生较高的金属蒸发率，从而产生热量，使金属熔合。焊接时点和研究现状两方面来讨论脉冲电从而能够提高焊接效率、改善焊缝质经加速的电子束运动速度能够达到子束焊接技术。量、增加焊缝深宽比。把具有相同平0.3~0.7倍光速，焊接能量密度高达均输入功率的两束电子束分别射到72脉冲束流电子束焊接两个具有同样表面的同一材料上，其10W/cm，这使得电子

4、束在撞击金属工件时能够产生深而窄的孔腔，被称技术特点中一束是脉冲电子束，另一束是直流为“匙孔”。电子束焊因“匙孔”效应脉冲束流实际上是一种基值束电子束。脉冲轰击点上的平均温度能够使焊接热量传送到工件内部，能流、峰值束流、占空比和脉冲频率分将等于或略高于直流电子束轰击点够形成深宽比大、变形小、缺陷少的别独立可调的方波束流，束流波形为上的温度，但脉冲的峰值温度要比平焊缝，因此在航空、航天、汽车、电子方波或接近方波的形式，理想的脉冲均温度高出许多。按照金属蒸发率等工业得到了广泛的应用。束流波形如图1所示，其中Ip为脉冲与温度的关

5、系可知，温度若升高一从束流调制形式上分，电子束焊峰值束流；Ib为脉冲基值束流；Ia为倍，常会使蒸发率变化十几个数量26航空制造技术·2015年第11期专稿FEATUREI/mAt流电子束焊接的研究。最初由于电ctt子束焊机最高功率仅能实现3kW左pb右，研究人员开发脉冲束流电子束焊Ip接仅仅是为了增大焊缝熔深。然而Ia随着大功率电子束焊机的出现，脉冲Ib束流电子束焊接在增大熔深方面的0作用日渐削弱，研究人员开始探索其t/s对焊缝金属组织及力学性能的影响。图1脉冲电子束焊束流波形图由于电子束焊接电源加速电压达到[2]级或更多

6、些，因此通常也把温度看作子束焊缝。相关研究表明，当与几万伏甚至几十万伏，电子束焊接脉是促进更高蒸发率的主要因素。当连续束流电子束焊在同样输出功率冲束流的实现及其控制难度很大，目脉冲电子束轰击金属处于峰值温度下，脉冲电子束焊能够使焊缝深度前国际上只有几家知名公司实现了点的时候，有相当多的材料被蒸发，增加50%，并且焊缝深宽比能够达该项技术，在公开的文献中，仅有德可以忽略在低温端时蒸发率的下降。到50∶1。因此，脉冲电子束焊可用国LEYBOLD-HERAEUS公司ESW这样在同样的平均输入功率下，脉冲来获得深而窄的焊缝。此外，

7、脉冲束系列焊机、波兰SE10/60焊机、日本的电子束有更多的材料被蒸发，使效率流可使熔池加快冷却速度，从而能够EBW-6C焊机能够实现脉冲束流电得到增加，蒸发原子的反作用压力也加快焊接热循环，有效抑制枝状晶长子束焊接功能，焊接频率仅为几百赫[3]就增加，从而提高了焊缝的深宽比。大，细化组织晶粒。综上所述，脉冲兹。[4-5]图2比较了直流电子束和脉冲电子束流电子束焊接技术可改善电子束日本的Tokmakov等研究发束在平均输入功率相同情况下的束焊接工艺，进一步提高焊缝质量，是现，脉冲电子束焊可以减少匙孔壁流、温度、蒸发率，其中

8、图2（a）为直一项极具应用前景的焊接技术。的热传导，从而减少匙孔壁金属的熔流电子束的特性，图2（b）为脉冲电化，能够增加焊缝熔深，增大焊缝深[1]脉冲束流电子束焊接子束的特性。宽比。但是在焊接效率提高的同时，合理地调节脉冲电子束焊的脉研究现状焊接飞溅也相应增加，焊缝易产生气冲工艺参数可充分发挥电子束焊接