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真空系统中的常用焊接方法——电子束焊

信息来源:珂勒曦 时间:2020-07-15 07:50:00 浏览次数:-

电子束焊是熔化焊的一种,它利用会聚的高速电子束轰击工件接缝,产生热能从而使金属熔合。它包含了机械、真空、高电压和电磁场理论、电子光学、自动控制和计算机等多学科技术。这也是干式螺杆真空泵厂家要讲的,真空系统中常用焊接方法的第三种。

电子束焊技术最早于1948年源起于德国,1952年制造了第一台电子束加工机,1958年诞生了第一台电子束焊机。它的基本原理是:真空条件下,电子枪发射的电子束在高电压(通常是20kV~300kV)加速下(0.3~0.7倍的光速),通过电磁透镜聚焦成高能量密度的电子束,当电子束轰击工件时,电子的动能转化为热能,焊区的局部温度骤然上升到6000℃以上,使工件材料熔化,实现焊接。

电子束焊按被焊工件所处环境的真空度可分为三种:高真空电子束焊,低真空电子束焊和非真空电子束焊:

高真空电子束焊在10-4~10-1Pa的压强下进行。良好的真空条件,可以保证对熔池的“保护”防止金属元素的氧化和烧损,适用于活性金属、难熔金属和质量要求高的工件的焊接。

低真空电子束焊在10-1~10Pa的压强下进行,也具有束流密度和功率密度高的特点。由于只需抽到低真空,缩短了抽真空时间,提高了生产率,适用于批量大的零件的焊接和在生产线上使用。

非真空电子束焊,其电子束仍是在高真空条件下产生的,然后穿过一组光阑、气阻和若干级预真空小室,射到处于大气压力下的工件上。由于电子束散射强烈,它的电子枪工作距离限制在20~50mm,焊缝深宽比最大也只能达到5:1。但这种方法的优点是不需真空室,因而可以焊接尺寸大的工件,生产率较高。另外近年来,移动式真空室或局部真空电子束焊接方法,既保留了真空电子束高功率密度的优点,又不需要真空室,因而在大型工件的焊接工程上有应用前景。

真空状态与大气状态下的电子束

与其他焊接方法相比,电子束焊具有几个特点:

1、能量密度大,最高可达10kW/cm2,比普通弧焊高5000倍~10000倍。焊缝深宽比可达1:20以上(普通弧焊为1:1.5)。焊接速度快,焊区的热影响区小、变形小。

2、真空电子束焊是在真空环境中进行的,残余气体中所存的氧和氮含量少,可以防止熔化金属受到氧、氮等有害气体的污染,适于活泼金属的焊接。因此也常用电子束焊接真空密封元件,焊后元件内部保持在真空状态。

3、焊接规范可以精确控制。电子具有极小的质量和一定的负电荷,荷质比高,通过电场、磁场,可以对电子束可作快速而精确的控制。

此外电子束焊还能对各种强化合金、耐热合金以及不同性质材进行焊接。但电子束焊也存在缺点,如:设备复杂,成本较高;可能受杂散电磁场的干扰;真空电子束焊零件大小受真空室尺寸的限制;工作电压高,因而需要对X射线进行防护。

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