特种焊接技术 教学课件 作者 王洪光 主编12三章课件教案.doc

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1、教师课时计划（首页）序号专业及班级授课类型13授课日期讲课课题第3章电子束焊第四节常用金属材料的电子束焊教学目的1、掌握不同材料的电子束焊重点与难点重点：异种材料的电子束焊难点：各种材料电子束焊的要点。时间(分)内容及教授方法教具第四节常用金属材料的电子束焊一．钢铁材料的电子束焊二．有色金属的电子束焊三．难焊金属的电子束焊课后记录检查意见签字7教师课时计划（付页）第四节常用金属材料的电子束焊一、钢铁材料的电子束焊1、低碳钢低碳钢易于焊接。与电弧焊相比，焊缝和热影响区晶粒细小。2、合金钢经过热处理强化的钢材，在焊接热

2、影响区的硬度会下降，采用焊后回火处理可以使其硬度回升。碳的质量分数低于0.30％的低合金钢焊接时不需要预热和缓冷，但工件厚度大、结构刚度大时需预热到250～300℃。合金结构钢的碳的质量分数（或碳当量）高于0.30％时，应在退火或正火状态下焊接，也可以在淬火加正火处理后焊接。板厚大于6mm的合金结构钢电子束焊，应采用焊前预热和焊后缓冷的工艺措施，以免焊接区产生裂纹。碳的质量分数大于0.50％的高碳钢，采用电子束焊时裂纹敏感除比用其他电弧焊时低轴承钢也可采用电子束焊，但应采取预热和缓冷措施。3、工具钢工具钢的电子束焊

3、接接头性能良好，生产率高。例如：4Cr5MoVSi钢焊前硬度为50HRC，厚度为6mm。焊后进行550℃正火，焊缝金属的硬度可以到达56～57HRC，热影响区硬度下降到43～46HRC，但宽度只有0.13mm。4、不锈钢不锈钢的电子束焊接性较好，电子束焊设备通常以不锈钢的最大焊接深度及焊缝深宽比作为设备焊接能力的标志。7奥氏体不锈钢的电子束焊接头具有较高的抗晶间腐蚀的能力，这是因为高的冷却速度可以防止碳化物的析出。马氏体不锈钢可以在任何热处理状态下焊接，但焊后接头区会产生淬硬马氏体组织，而且随着含碳量的增加和焊接速

4、度的加快，马氏体的硬度将提高，开裂敏感性也较强。必要时可用散焦电子束预热的措施来加以防止。沉淀硬化不锈钢的焊接接头的力学性能较好。含磷高的沉淀硬化不锈钢的焊接性较差。半奥氏体钢，例如：17-7PH和PH14-8Mo，焊接性很好，焊缝为奥氏体组织。降低半马氏体钢的含碳量可以降低马氏体的硬度，改善其焊接性。二、有色金属的电子束焊1、铝及铝合金的电子束焊与钢的焊接相比，铝合金焊接的最大困难是致密的氧化膜，此外是裂纹敏感性大，焊接温度下易吸氧，产生气孔等。铝及其合金表面氧化膜主要是Al2O3，其对焊接的主要影响是：1）较高

5、的保护能力。因此，在氧化时会阻止铝与气体进一步相互作用。Al2O3氧化膜的保护能力主要取决于它的强度、塑性和致密性。2）高的化学稳定性。不会分解及与其他固态金属相互作用，在焊接状态下实际上不可能从Al2O3恢复成铝的。3）高的熔化温度（2047℃）。在焊接时，氧化物不被熔化，且在更高温度下保持强度。4）既不溶解于液态铝，也不溶解于固态铝，在一定的温度范围内，成分恒定，组织稳定，与多数化学试剂不发生反应。5）较高的机械强度。厚0.1μm时，σb=200MPa；塑性小、硬度高、脆性及非晶性也很高。7教师课时计划（付页）

6、6）电阻高。7）线胀系数比铝的小2/3。所以，在加热铝时，特别是达到熔化时，Al2O3不可避免地会出现裂纹。8）最重要的一个特点是高吸附水蒸气的能力。被铝表层吸附的水蒸气能保持到很高的温度（当铝在真空中保持时可达到350℃）。所以，在焊接铝时，必须去掉氧化膜。电子束焊接铝合金：l）电子束焊接与非熔化极氩弧焊、氧乙炔相比，焊接热处理强化铝合金，没有明显的软化。2）铝合金的横向收缩和变形取决于熔化区的和热影响区的形状和尺寸。电子束焊接头的横向收缩是氩弧焊的1/4～1/5。随着焊接速度的增加，沿焊缝全长上横向收缩急剧减小

7、。焊接含有镁、锌、锂等元素铝合金时，为了避免这些元素在焊接时的损耗，焊接速度应超过4Om/h。3）采用电子束单道焊接时，凸边接头常用在无线电和仪表制造中；穿透焊接头可以是薄壁零件的平焊位置及小厚度和中等厚度金属的横焊位置；4）电子束可成功地实现平焊、侧位焊和上坡焊。5）为了满足航空航天领域的需求，研制出了系列新型高强铝合金，如锂铝合金（其典型代表如俄1420、1421）、含加钪铝合金（其典型代表1421、1570）等。有些合金采用电子束焊接，可得到满意的焊接接头。电子束焊接接头的强度一般比电弧焊高10％～15％。焊

8、接锂铝合金时应特别注意接头的表面处理，采用机械化刮削、电化学浸蚀等使表面去掉0.2mm。7教师课时计划（付页）2、铜及铜合金的电子束焊电子束的能量密度和穿透能力比等离子弧还强，利用电子束对铜及铜合金作穿透性焊接有很大的优越性。电子束焊时一般不加填充焊丝，冷却速度决、晶粒细、热影响区小，在真空下焊接可以完全避免接头的氧化，还能对接头除气。铜及铜合金真空电子束焊