电子束焊接：极窄的焊缝和可靠的连接
特种加工技术习题集附答案
补充资料《特种加工技术》习题集0总论1.特种加工在国外也叫做“非传统加工技术”，其“特”在何处？2.试述特种加工技术与传统加工技术的并存关系，并说明特种加工技术对现代制造业存在的必然性和影响。
3.人们常言“打破传统，锐意创新”，特种加工技术的产生和发展对于科研和工程技术人员从事发明创新工作有何启迪？试举例说明生产、生活中还有哪些可以变害为利产生发明和创新的例子？第1章电火花成形加工（EDM SINKING一、简答题4.试述电火花加工的工作原理及工艺特点。
5.电火花加工机床有哪些附件？其各自的用途如何？6.电火花工作液有哪些供液方式？各自的优缺点如何？7.常用的电火花工具电极材料有哪些？8.电火花磨削与传统机械磨削有何差异？9.试述电火花铣削的工作原理、特点及工艺实施形式。
10.“反拷法”是何含义？其应用场合如何？11.“群电极”是什么含义？如何制备？应用于何种场合？12.简述共轭回转电火花加工的工作原理及特点。
13.超大深径比的深小孔加工的难点何在？对策如何？二、选择题1.电火花深小孔加工应当选择以下 __________ 作为工作液；A.自来水；B.煤油；C.去离子水（工业纯水）；D.乳化液2.电火花共轭回转加工的最早发明人是：A.中国人；B.美国人C.俄国人D.德国人3.欲将小型交叉孔口毛刺去除彻底干净，最好采用________________ 加工方法来完成。
A.锉刀；B.砂带磨削C.砂轮磨削D.电火花工艺4.欲保证最高的加工精度，电火花加工中工作液供给方式最好采用__________________ 。
A.静态淹没工件；B.侧面冲液C.工具电极内部抽吸D.工具电极内部射出5.对于象筛网零件有成千上万个小孔需要加工，为保证生产率，电火花加工宜采用以下工具电极.A.单个实心电极逐个加工；B.单个空心电极逐个加工C.实心群电极D.空心管群电极三、判断题1.电火花加工中的吸附效应都发生在正极上。
电子束焊接
电子束焊接电子束焊接是一种利用电子束作为热源的焊接工艺。
电子束发生器中的阴极加热到一定的温度时逸出电子，电子在高压电场中被加速，通过电磁透镜聚焦后，形成能量密集度极高的电子束，当电子束轰击焊接表面时，电子的动能大部分转变为热能，使焊接件的结合处的金属熔融，当焊件移动时，在焊件结合处形成一条连续的焊缝。
对于真空电子束焊机，要焊接的工件置于真空室中，一般装夹在可直线移动或旋转的工作台上。
焊接过程可通过观察系统观察。
电子束焊接技术因其高能量密度和优良的焊缝质量，率先在国内航空工业得到应用。
先进发动机和飞机工业中已广泛应用了电子束焊接技术，取得了很大的经济效益和社会效益，该项技术从上世纪八十年代开始逐步在向民用工业转化。
汽车工业、机械工业等已广泛应用该技术。
我国自行研制电子束焊机始于60 年代，至今已研制生产出不同类型和功能的电子束焊机上百台，并形成了一支研制生产的技术队伍，能为国内市场提供小功率的电子束焊机。
近年来，出现了关键部件 (电子枪，高压电源等) 引进、其它部件国内配套的引进方式，这种方式的优点是：设备既保持了较高的技术水平，又能大大降低成本，同时还能对用户提供较完善的售后服务。
北京航空工艺研究所以此方式为某航空厂实施设备的总体设计和总成，实现了某重要构件的真空电子束焊接；桂林电器科学研究所也通过这种方式开发了HDG(Z)-6 型双金属带材高压电子束连续自动焊接生产线，该机加速电压120kV、束流0〜50mA、电子束功率6kW，带材运行速度0〜15m/min ，从而使我国挤身于世界上能生产这种生产线的几个国家之一。
北京中科电气高技术公司近期为上海通用汽车公司研制成功自动变速车液力扭变器涡轮组件电子束焊机，70 s 内可完成两条端面圆焊缝的焊接，并已投入商业化生产。
目前，以科学院电工所的EBW 系列为代表的汽车齿轮专用电子束焊机占据了国内汽车齿轮电子束焊接的主要市场份额；我国的中小功率电子束焊机已接近或赶上国外同类产品的先进水平，而价格仅为国外同类产品的1/4 左右，有明显的性能价格比优势。
电子束焊
电子束焊利用高速、聚焦的电子流轰击金属工件表面，使其在瞬间熔化并形成焊缝的方法，称作电子束焊，焊接原理如动画所示。
通常在真空中从炽热阴极发射的电子，被高压静电场加速和聚焦后，又进一步由电磁场会聚成高能密度的电子束（束径0.25～100mm，能量密度5×106W/cm2）。
当电子束轰击工件表面时，由于受到金属原子的阻挡，电子的动能在瞬间变成热能，使金属加热、熔化、蒸发，并在工件表面下部产生一深熔空腔，电子束和工件相对移动时，使熔化金属向前转移，形成窄而深的大深宽比焊缝。
电子束焊特点：（1）热源能量密度高，焊接速度快，焊缝线能量小。
焊缝深宽比大，最大可达20：1～50：1。
焊接热影响区小，工件变形小。
（2）电子束可控性好，焊接规范调节范围宽且稳定。
（3）真空保护好，无金属电极污染，保证了焊缝金属的高纯度。
（4)节能、节材，在大批量或厚板产品生产中，焊接成本是电弧焊的50％左右。
（5）焊接设备复杂，造价高，焊接尺寸受真空室限制，使用维护技术要求高，需注意防护X射线。
利用电子束作为热源的焊接方法。
如图电子束焊原理图所示﹐热阴极(或灯丝)发射的电子﹐在真空中被高压静电场加速﹐经磁透镜產生的电磁场聚集成功率密度高达1.5×105瓦/厘米2的电子束(束径为0.25～1毫米)﹐轰击到工件表面上﹐释放的动能转变为热能﹐熔化金属﹐焊出既深又窄的焊缝(深/宽比可达10﹕1～30﹕1)﹐焊接速度可达125～200米/时﹐工件的热影响区和变形量都很小。
电子束的焊接工作室一般处於高真空状态﹐压力为10-1～100帕﹐称为高真空电子束焊。
处於低真空状态时压力为100～10000帕﹐称为低真空电子束焊。
在大气中焊接的称为非真空电子束焊。
真空工作室为焊接创造高纯洁的环境﹐因而不需要保护气体就能获得无氧化﹑无气孔和无夹渣的优质焊接接头。
随著工作室气压的增加﹐电子束散焦程度增大﹐焊缝的深/宽比减小。
电子束焊机有两类﹕低压电子束焊机的加速电压为30～60千伏﹔高压电子束焊机的加速电压可达175千伏。
焊接高级技师培训教材电子束焊
第一节 电子束焊概述 二.电子束焊的特点
(7)焊接金属质量高 在真空环境中焊接，不仅可以 防止熔化金属受到氢、氧、氮等有害气体的污染， 而且还有利于焊缝金属的除气和净化。
(8)电子束容易受控 焊接参数易于精确调节，通过 控制电子束的偏移，可以实现对复杂焊缝的自动焊 接，在焊接过程中可以通过电子束扫描熔池来消除 缺陷，从而提高焊接接头质量。
三.铝及铝合金的电子束焊
③ 焊接含有锌、镁元素的高强度铝合金时，为防止 过量的金属蒸汽，应该适当降低电子束的能量密度。 铝及铝电子束焊的焊接参数见表9-2。
铝及铝电子束焊的焊接参数
第四节 常用材料的电子束焊
四.纯铜的电子束焊
纯铜电子束焊的焊接参数
第四节 常用材料的电子束焊
五.钛及钛合金的电子束焊
第二节 电子束焊的焊接设备 五.运动系统
运动系统由工作台、转台及夹具组成。 目的是使电子束与焊件循焊接路线实行相对 (焊件不动，电子枪动，或反之)运动。
第二节 电子束焊的焊接设备 六.电气控制系统
电气控制系统目前已大都采用程控技 术，焊接过程已可实现全自动化。
第二节 电子束焊的焊接设备 七.辅助系统
1)焊前用化学方法，仔细清洗待焊处及对接边缘的油、 污、锈、垢及氧化膜。 2)填充焊丝或填片在焊前要进行真空退火除氢。 3)薄板焊接时，应采用卷边接头形式。 4)对于高温条件下使用的钛合金焊件，其工艺流程是： 退火-焊接-固熔处理-时效。 5)对于在其他条件下使用的钛合金焊件，其工艺流程是： 固熔处理-时效-焊接。
第一节 电子束焊概述 二.电子束焊的特点
深宽比通常在50：1
第一节 电子束焊概述 二.电子束焊的特点
(4)焊接速度快 电子束焊能量集中，熔化速度快， 一般焊接速度在1000mm/min以上。
高压电子束焊机中电子束发生系统的设计计算
１ 阴 极 发 射 电 流 密 度
电子 枪 的灯 丝 分 为直 热 式 和 间热 式 ， 两者 都 在一
定 的 电压 下 发 射 电 流 ， 只不 过 后 者 的 电压 称 为 轰 击 电
压 ， 发射 电流称 为轰 击 电流 ， 其 而两 者 的设计 计 算大 致
阴极 加 热发 射 的 电子 ，通 过高 压 电场 加速 后 ，电子获 得极 高 的动 能 ，加速后 的 电子 经过 磁透 镜 聚焦 而形成
阴极 材料 的逸 出功 ， 为 ４ ５ ｅ 钽 为 钨 ． ５Ｖ、
４． ｅ 。 １Ｖ
在空 间 电荷 限制状 态 下 ，平 板 电极 间 的 电流 密度
镜 聚 焦 而 形 成 能 量 密 度 极 高 的 电子 柬 来 轰 击 工 件 表 面 。 子 束 发 生 系 统 的 设 计 直 接 影 响 电 子 枪 的 性 能 、 电 发射 能 力 以 及 电 子 束 的 轨 迹 ，进 而 影 响 到 整 个 电 子 束焊 机 的 焊 接 性 能 。
关 键 词 ： 电子 束 焊 接 ； 电 子束 发 生 系统 ； 电流 密度 中 图 分 类 号 ：ＴＧ４ ６ ３ ５ ． 文 献 标识 码 ：Ａ
０ 引 言
式 中 ：Ａ —— 里查 逊常 数 ，Ａ一１ Ｏ （ｍ Ｋ） ２ Ａ／ ｃ ・ ；
ｒ ，—— 阴极 的热 力学 温度 ，Ｋ；
使各 电极 在接 上相 应 的工 作 电压之 后在 其空 间 产生合
适 形状 的等 电位分 布 ， 形成 一个 理想 的高压 静 电场 。 因
２ 灯 丝 的设计
此 ，电子束 发 生 系统 的结 构直接 影 响一个 电子枪 的性 能 、发射 能力 以及 电子 束 的轨迹 ，进而 影响 到整 个 电
国内外电子束焊接技术研究现状
国内外电子束焊接技术研究现状摘要综述了电子束焊接技术的国内外研究发展动态。
简述了电子束焊接基本原理及国内外研究者已取得的部分研究成果,并展望了异种材料电子束焊接技术的研究方向。
关键词电子束焊接0引言随着全球工业化步伐的加快及现代科学技术的突飞猛进,焊接这门古老而现代的技术也在不断地完善和发展,可以说焊接已在现代的生产生活中占有极为重要的地位。
近代焊接技术,自1882 年出现碳弧焊开始,迄今已经历了100 多年的发展历程,为了适应工业发展及技术进步的需要,先后产生了埋弧焊、电阻焊、电渣焊及各种气体保护焊等一系列新的焊接方法。
进入20 世纪60 年代后,随着焊接新能源的开发和焊接新工艺的研究,等离子弧切割与焊接、真空电子束焊接及激光焊接等高能束技术也陆续应用到各工业部门,使焊接技术达到了一个新的水平。
特别是近年来,航空、航天、原子能等尖端工业的发展需求,不断提出了具有特殊性能材料的焊接问题,如高强钢、超高强钢、特种耐热耐腐蚀钢、高强不锈钢、特种合金及金属间化合物、复合材料、难熔金属及异种材料焊接问题。
而电子束焊接技术以其与其它熔化焊相比独具的功率密度大、深宽比大、焊接区变形小、能耗低、易于控制实现自动化等优点,在航空、航天及原子能工业和其它军用、民用制造业中得到了高度重视及应用发展。
为此,较系统、全面地了解当今电子束焊接技术的国内外的研究发展现状,以及电子束焊接技术及相关工艺应用的成果,对于电子束焊接技术领域研究发展方向的准确把握及其开展进一步研究工作有着极大的指导意义。
1 电子束焊接方法电子束焊接( EBW) 是利用电子枪中阴极所产生的电子在阴阳极间的高压(25～300 kV) 加速电场作用下被拉出,并加速到很高的速度(0. 3～0. 7 倍光速) ,经一级或二级磁透镜聚焦后,形成密集的高速电子流,当其撞击在工件接缝处时,其动能转换为热能,使材料迅速熔化而达到焊接的目的,见图1 。
其实,高速电子在金属中的穿透能力非常弱,如在100 kV 加速电压下仅能穿透0. 025 mm。
焊接新技术-电子束焊
焊接新技术-电⼦束焊电⼦束焊⼀、电⼦束焊的基本原理电⼦束焊是⼀种⾼能束流焊接⽅法。
⼀定功率的电⼦束经电⼦透镜聚焦后，其功率密度可以提⾼到106 W/cm2以上，是⽬前已实际应⽤的各种焊接热源之⾸。
电⼦束传送到焊接接头的热量和其熔化⾦属的效果与束流强度、加速电压、焊接速度、电⼦束斑点质量以及被焊材料的热物理性能等因素有密切的关系。
⼆、电⼦束焊的特点1．电⼦束焊的优点（1）电⼦束穿透能⼒强，焊缝深宽⽐⼤。
通常电弧焊的深宽⽐很难超过2：1，⽽电⼦束焊的深宽⽐可达到60：1以上，可⼀次焊透0.1~300mm厚度的不锈钢板。
（2）焊接速度快，热影响区⼩，焊接变形⼩。
电⼦束焊速度⼀般在1m/mm 以上。
电⼦束焊缝热影响区很⼩。
由于热输⼈低，控制了焊接区晶粒长⼤和变形，使焊接接头性能得到改善。
由于焊接变形⼩，对精加⼯的⼯件可⽤作最后连接⼯序，焊后⼯件仍保持⾜够⾼的尺⼨精度。
（3）焊缝纯度⾼，接头质量好。
真空电⼦束焊接不仅可以防⽌熔化⾦属受氢、氧、氮等有害⽓体的污染，⽽且有利于焊缝⾦属的除⽓和净化，因⽽特别适于活泼⾦属的焊接，也常⽤于焊接真空密封元件，焊后元件内部保持在真空状态。
可以通过电⼦束扫描熔池来消除缺陷，提⾼接头质量。
（4）再现性好，⼯艺适应性强。
电⼦束焊的焊接参数可独⽴地在很宽的范围内调节，易于实现机械化、⾃动化控制，重复性、再现性好，提⾼了产品质量的稳定性。
通过控制电⼦束的偏移，可以实现复杂接缝的⾃动焊接；电⼦束在真空中可以传到较远（约500mm）的位置上进⾏焊接，因⽽也可以焊接难以接近部位的接缝。
对焊接结构具有⼴泛的适应性。
（5）可焊材料多。
电⼦束焊不仅能焊接⾦属和异种⾦属材料的接头，也可焊⾮⾦属材料，如陶瓷、⽯英玻璃等。
真空电⼦束焊的真空度⼀般为5×10-4Pa，尤其适合焊接钛及钛合⾦等活性材料。
2．电⼦束焊的缺点：（1）设备⽐较复杂，投资⼤，费⽤较昂贵。
（2）电⼦束焊要求接头位置准确，间隙⼩⽽且均匀，因⽽，焊接前对接头加⼯、装配要求严格。
电子束焊接(EBW)
基本原理
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电子束焊接结构原理示意图
(1) 阴极 (2) 聚束极 (3) 阳极 (4) 聚焦线圈 (5) 偏转线圈 (6) 光学观察系统 (7) 真空工作室 (8) 工作台及传动系统 (9) 高压电源 (10)电气控制系统 (11)电子枪真空系统 (12)工作室真空系统 (13)真空控制及监测系统 (14)阴极加热控制器 (15)束流控制器 (16)聚焦电源 (17)偏转电源
目录
背景知识
真促这空使些能加人元提速们素供电对对1比子高9氧保提熔5、0护供点年氮气能金前、体量属后氢更源及，的纯来稀核亲净融贵工和的化金业力环焊属发导境接需展致，金求在但属的保是的增护电加气弧 氛下不的能想接再法头真应质空运量中而不维生够持稳定
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基本原理
定义：
电子束焊接是利用会聚的高能电子束轰击工件 接缝处产生热能使工件融合的一种焊接方法。通常 束斑直径小<1mm(0.1~0.75mm）。
综合影响为：束流增加，熔深增加，熔宽也略微增加。
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焊接速度的影响
焊接速度的增加，将使焊接输入能量减少，从而使 熔深，熔宽均减少。
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电子束焊接优点
能量密度高，焊缝深宽比大 能量低，热影响区窄 焊速快，焊接效率高 焊接参数再现性好，易于控制实现自动化 真空焊接可实现高质量的焊缝 工艺适用性好，可焊材料范围宽
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电子束焊接机实物图
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基本原理
电子与材料的相互作用
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基本原理
电子束
金属蒸汽
液态金属 反冲力f
电子束焊接
电子束焊接原理电子束焊接(EBW)是利用电子枪所产生的电子在阴阳极间的高电场作用下被拉出，并加速到很高速度，经一级或二级磁透镜聚焦后，形成密集的高速电子流，当其撞击在工件接缝处，其动能转化为热能，使材料迅速熔化而达到焊接的目的。
高速电子在金属中的穿透能力非常弱，如在100kV加速电压下仅能穿透1/40mm，但电子束焊接所以能一次焊透甚至达数百毫米，这是因焊接过程中一部分材料迅速蒸发，其气流强大的反作用力迫使底面液体向四周排开，让出新的底面，电子束继续作用，过程连续不断进行，最后形成一又深又窄的焊缝。
电子束焊接特点电子束焊接是一种先进的焊接方法,其特点和要求主要表现在如下几方面：(1)由于电子束的能量密度很高,焊接速度快,焊件的热影响区和焊接变形极小,可作为零件的终加工工序。
(2)电子束焊缝的深宽比大,可达10∶1~40∶1,而一般电弧焊的深宽比约为1∶1. 5,因此,可以实现大厚度、不开坡口的焊接场合。
(3)可控性好。
电子束焊接参数(电压、电流、焊接速度等)能够被精确控制,焊接时参数的重复性及稳定性好,能确保焊件的焊接质量。
(4)可将难于整体加工的零件分解为容易加工的几部分,再用电子束焊的方法将其焊成整体,使复杂工序变得简单。
(5)可用于不加填充焊丝的对接、角接、T形接等多种焊接场合。
(6)因电子束焊焦点小而能量集中,对组焊件配合处的机械加工精度及装配质量有严格要求,对接焊缝的两边缘要求平整、贴紧,一般不留间隙。
(7)为防止出现焊接裂纹等缺陷,对采用电子束焊接的零件材料,一般要求其碳当量小于0. 4%, 当材料的碳当量大于0. 6%时,裂纹就很难避免,且对焊接工艺的要求也特别高。
电子束焊接的应用日本电子束焊接在压力容器中的实际应用电子束焊接具有焊接热输入量小，焊缝非常窄，几乎没有热影响区，因此焊接接头的性能很好，在焊接过程中工件几乎没有收缩与变形;在真空中焊接，避免了氮、氢、氧的有害作用，可防止低合金高强度钢产生延迟裂纹，同时，由于在真空中避免了氮与氧的有害作用，使较活泼的金属也易于焊接等优点。
核电站大口径不锈钢薄壁管焊接质量控制
核电站大口径不锈钢薄壁管焊接质量控制摘要：现阶段，随着现代化建设的发展，我国的科学技术的发展也越来越完善。
大口径（6″及以上）不锈钢薄壁管道广泛用于核电站辅助系统，壁厚大多为3.05~4.78mm。
根据RCC-M2000+2002补遗S7436规范要求，打底焊至5mm前，背部需建立并维持良好的氩气室以保护焊缝背部，避免焊接时氧化、发渣。
在核电维修中，由于管道管径大且管道内有残水、风压等，导致氩气保护效果差，因管道的管壁较薄容易出现变形和错边、打底焊接易出现缺陷等原因，导致薄壁不锈钢在役维修焊接过程中常出现焊缝无损检测不合格，从而导致耽误大修关键路径的情况。
因此，针对大口径不锈钢薄壁管焊接的技术特点，制定有效的质量控制手段，确保焊接质量，保障核电机组的安全可靠运行。
关键词：核电站大口径；不锈钢薄壁管；焊接质量控制引言不锈钢薄壁管道广泛用于核电站辅助管道系统，是在役核电维修中的重要项目，其焊接质量直接影响核电的运行质量。
在役核电站维修中对于大口径不锈钢薄壁管道的焊接存在充氩困难、管道变形、根部氧化等问题。
重点论述了通过氩气室的选择和效果验证、使用合适的管道组对方法和采用合适的焊接方法和工艺参数，以及焊接过程中的关键点验证，能够确保大口径不锈钢薄壁管的焊接质量，并在中广核多个电站机组大修中得到应用，具有良好的适用性。
1大口径薄壁不锈钢管道在役焊接难点1.1充氩对于大口径薄壁不锈钢管道焊接，充氩效果的好坏直接影响焊接质量，而充氩效果受氩气室的布置、系统压力、充氩点、潮气等多种因素影响。
由于大口径薄壁不锈钢管道的氩气室的空间大，所需充氩时间长，而氩气内腔越大，充氩保护效果越不明显，尤其是在相连管线复杂的情况下，系统可能存在的负压/正压等情况均会导致氩气室难以建立并长期维持稳定；另外在核电维修过程中，受制于系统运行条件，运行后管道中可能存在残水，充氩及排气点的选择也是充氩效果的制约因素之一；充氩效果不佳时，焊接过程中易出现背部发渣、未熔合、未焊透等缺陷，从而直接影响焊接质量。
电子束焊接
电子束焊接[摘要]：电子束焊接广泛应用于航空航天、原子能、国防及军工、汽车和电气电工仪表等众多行业。
电子束焊接的基本原理是电子枪中的阴极由于直接或间接加热而发射电子，该电子在高压静电场的加速下再通过电磁场的聚焦就可以形成能量密度极高的电子束，用此电子束去轰击工件，巨大的动能转化为热能，使焊接处工件熔化，形成熔池，从而实现对工件的焊接。
它具有不用焊条、不易氧化、工艺重复性好及热变形量小的优点。
[关键词]：电子束焊接；应用发展；基本原理；1、电子束焊接的应用及发展电子束焊是利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的方法。
电子束焊是一种先进的焊接方法，在工业上的应用只有不到60年的历史，首先是用于原子能及宇航工业，继而扩大到航空、汽车、电子、电器、机械、医疗、石油化工、造船、能源等工业部门，创造了巨大的社会经济效益，并日益受到人们的关注。
1.1电子束焊接的应用现状电子束焊在新型材料加工业中的应用非常广泛，新型材料加工业是一个新兴的具有很大发展前景的产业。
电子束焊在新型材料加工业中的应用如图1所示。
有些新兴材料热比较敏感，用普通的焊接方法进行焊接作业时很容易产生形变，而电子束焊接产生的电子束极细，且可以通过汇聚作用实现有效的控制，在焊接时能够将热量控制在极小部位，瞬间将材料融化并立即凝固，对焊缝周边材料几乎没有影响，从而实现了对热敏感材料的焊接。
随着新型材料加工业的发展壮大和新型材料类型的增加，电子束焊接也会在这个领域有更多的应用[1]。
图1 电子束焊接新技术航空航天领域对于各种零部件的精细化程度和耐受力要求到近乎苛刻的程度，要能够承受高空恶劣的环境、高低温度的变化、超重和失重等，确保万无一失。
电子焊接技术在航空航天领域有重要的应用，是促进航空航天事业发展的强有力工具之一。
电子焊接具有很好的柔性，在飞机重要承力件、发动机转子等部件的焊接上应用广泛。
比如。
美国生产的F-22战机(禽猛)的机身需要焊接一种钛合金，对焊缝长度和厚度要求很高，一般的焊接技术无能只能望洋兴叹，而采用电子束焊接技术成功实现了达87彻的焊缝长和20mm的厚度焊接，而且采用电子束焊接技术，不需要另附连接焊条，减少了战机的有效载重．提高了灵敏度和作战能力。
电子束焊接
电子束焊接电子束焊接是一种利用电子束作为热源的焊接工艺。
电子束发生器中的阴极加热到一定的温度时逸出电子，电子在高压电场中被加速，通过电磁透镜聚焦后，形成能量密集度极高的电子束，当电子束轰击焊接表面时，电子的动能大部分转变为热能，使焊接件的结合处的金属熔融，当焊件移动时，在焊件结合处形成一条连续的焊缝。
对于真空电子束焊机，要焊接的工件置于真空室中，一般装夹在可直线移动或旋转的工作台上。
焊接过程可通过观察系统观察。
电子束焊接技术因其高能量密度和优良的焊缝质量，率先在国内航空工业得到应用。
先进发动机和飞机工业中已广泛应用了电子束焊接技术，取得了很大的经济效益和社会效益，该项技术从上世纪八十年代开始逐步在向民用工业转化。
汽车工业、机械工业等已广泛应用该技术。
我国自行研制电子束焊机始于60年代，至今已研制生产出不同类型和功能的电子束焊机上百台，并形成了一支研制生产的技术队伍，能为国内市场提供小功率的电子束焊机。
近年来，出现了关键部件（电子枪，高压电源等）引进、其它部件国内配套的引进方式，这种方式的优点是：设备既保持了较高的技术水平，又能大大降低成本，同时还能对用户提供较完善的售后服务。
北京航空工艺研究所以此方式为某航空厂实施设备的总体设计和总成，实现了某重要构件的真空电子束焊接；桂林电器科学研究所也通过这种方式开发了HDG(Z)-6型双金属带材高压电子束连续自动焊接生产线，该机加速电压120kV、束流0～50mA、电子束功率6kW，带材运行速度0～15m/min，从而使我国挤身于世界上能生产这种生产线的几个国家之一。
北京中科电气高技术公司近期为上海通用汽车公司研制成功自动变速车液力扭变器涡轮组件电子束焊机，70 s内可完成两条端面圆焊缝的焊接，并已投入商业化生产。
目前，以科学院电工所的EBW系列为代表的汽车齿轮专用电子束焊机占据了国内汽车齿轮电子束焊接的主要市场份额；我国的中小功率电子束焊机已接近或赶上国外同类产品的先进水平，而价格仅为国外同类产品的1/4左右，有明显的性能价格比优势。
电子束焊接技术在航天领域中应用
电子束焊接技术在航天领域中应用1 电子束焊接技术的时代责任 宇航技术中所用的各类火箭、卫星、飞船、星球车、空间站以及太阳能电站等，它们的结构件、发动机，以及所用的各种仪器等都有一些共同特点，不仅要求零部件质量极为可靠，能经受各种恶劣环境，如强力振动，因日照变化引起的高低温度交替冲击，失重，宇宙线幅射，超高真空环境中运作；而且要求零件尺寸小，重量轻，气密性好。
因此，对宇航零部件的结构设计、材料选择及加工工艺都提出了极为苛刻的要求，实践证明为了满足上述特点，电子束焊接技术是必不可少的强有力的工具之一。
这是因为电子束焊接技术有以下一些特点：(1)电子束焊接能量密度很高(106W/cm2)，对于任何材料，包括高熔点钨、钼等材料，其焊缝都能快速熔化。
一般不用焊条，靠零件自身材料熔接而成。
(2)电子束焊接在真空中进行，可防止材料氧化及其它有害气体侵入。
利用熔池与真空气氛的压差，有利于焊缝熔化金属中所含气体排出，减少焊缝气孔，增加气密性，提高焊缝强度都有好处。
(3)电子束焊接不仅能量密度高，而且因其特殊焊接机理可以获得很大的焊缝深宽比，焊缝又深又窄，因而焊接零件变形小。
对于较厚零件，采用100kW电子束焊机一次可焊透钢200mm，采用普通焊接方法就需多次填充，会造成零件较大变形。
(4)焊接两种物理性质差异大(如热传导或热容量)的材料所构成的零件时，两种材料可同时瞬间熔化再快速凝固，如铜与钢，极薄的零件与厚零件的焊接都可实现。
(5)电子束可以聚得很细，偏转方便，所以可焊很精细零件。
可焊难以达到的焊接点，因此对特殊结构，和特别精细的零件用电子束焊接是非常适宜的。
(6)能量密度高，焊接速度快，热影响区范围很小，不会对临近半导体器件或其它热敏器件产生不良影响。
以下我们略举几种电子束焊接在宇宙航行中应用事例。
即将建设的空间站以及正在规划的太阳能电站，这些都需要用航天飞机，或运载火箭分成小块运送到空间，再装配而成，采用铆接和螺栓联接会大大增加结构重量，使用电子束焊接是最理想的，无需焊条，不会额外增加结构重量。
电子束焊接技术在航天领域中应用
电子束焊接技术在航天领域中应用1 电子束焊接技术的时代责任宇航技术中所用的各类火箭、卫星、飞船、星球车、空间站以及太阳能电站等，它们的结构件、发动机，以及所用的各种仪器等都有一些共同特点，不仅要求零部件质量极为可靠，能经受各种恶劣环境，如强力振动，因日照变化引起的高低温度交替冲击，失重，宇宙线幅射，超高真空环境中运作；而且要求零件尺寸小，重量轻，气密性好。
因此，对宇航零部件的结构设计、材料选择及加工工艺都提出了极为苛刻的要求，实践证明为了满足上述特点，电子束焊接技术是必不可少的强有力的工具之一。
这是因为电子束焊接技术有以下一些特点：(1)电子束焊接能量密度很高(106W/cm2)，对于任何材料，包括高熔点钨、钼等材料，其焊缝都能快速熔化。
一般不用焊条，靠零件自身材料熔接而成。
(2)电子束焊接在真空中进行，可防止材料氧化及其它有害气体侵入。
利用熔池与真空气氛的压差，有利于焊缝熔化金属中所含气体排出，减少焊缝气孔，增加气密性，提高焊缝强度都有好处。
(3)电子束焊接不仅能量密度高，而且因其特殊焊接机理可以获得很大的焊缝深宽比，焊缝又深又窄，因而焊接零件变形小。
对于较厚零件，采用100kW电子束焊机一次可焊透钢200mm，采用普通焊接方法就需多次填充，会造成零件较大变形。
(4)焊接两种物理性质差异大(如热传导或热容量)的材料所构成的零件时，两种材料可同时瞬间熔化再快速凝固，如铜与钢，极薄的零件与厚零件的焊接都可实现。
(5)电子束可以聚得很细，偏转方便，所以可焊很精细零件。
可焊难以达到的焊接点，因此对特殊结构，和特别精细的零件用电子束焊接是非常适宜的。
(6)能量密度高，焊接速度快，热影响区范围很小，不会对临近半导体器件或其它热敏器件产生不良影响。
以下我们略举几种电子束焊接在宇宙航行中应用事例。
即将建设的空间站以及正在规划的太阳能电站，这些都需要用航天飞机，或运载火箭分成小块运送到空间，再装配而成，采用铆接和螺栓联接会大大增加结构重量，使用电子束焊接是最理想的，无需焊条，不会额外增加结构重量。
电子束焊是什么焊接方法
电子束焊是什么焊接方法电子束焊是一种高能束焊接方法，它利用电子束对工件进行加热熔化，然后通过焊接材料的自身流动和凝固形成焊缝。
电子束焊是一种非常高效的焊接方法，具有热输入小、焊接变形小、焊缝质量高等优点，因此在航空航天、船舶制造、汽车制造等领域得到了广泛应用。
首先，电子束焊的原理是利用电子枪产生高速电子束，通过聚焦装置将电子束聚焦到极小的直径，然后照射到工件上。
在电子束照射的瞬间，工件表面的材料受到高速电子束的冲击而受热，瞬间融化形成熔池，然后通过熔池的流动和凝固形成焊缝。
电子束焊的焊接过程在真空或者低压环境下进行，这样可以避免电子束与空气中的氧气发生作用，保证焊接的质量。
其次，电子束焊具有独特的优点。
首先，电子束焊的热输入非常小，焊接过程中工件的热影响区非常窄，因此可以减少焊接变形，特别适合焊接厚度薄的工件。
其次，电子束焊的焊缝质量非常高，焊缝表面光滑，无气孔、夹杂等缺陷，焊接强度高。
另外，电子束焊还可以焊接高熔点金属，如钛合金、镍基合金等，具有广泛的适用性。
最后，电子束焊也存在一些局限性。
首先，电子束焊设备成本较高，需要真空或者低压环境，设备维护成本也较高。
其次，电子束焊对工件的加工要求较高，需要保证工件表面的清洁度和平整度。
另外，电子束焊焊接速度较慢，不适合大批量生产。
总的来说，电子束焊是一种高效、高质量的焊接方法，具有广泛的应用前景。
随着焊接技术的不断发展，电子束焊在航空航天、核工业、汽车制造等领域的应用将会更加广泛，为工业制造提供更加可靠的焊接解决方案。
机械制造行业应用焊接方式比较
机械制造行业应用焊接方式比较摘要：近年来我国综合国力的不断增强，工业的迅猛发展，涌现出大量的工业企业。
机械制造业是工业的主体。
今天它已经发展成为一个规模庞大包罗万象的行业。
机械制造是各种机械、机床、工具、仪器、仪表制造过程的总称。
与机械制造业相关的产品，涵盖了家用电器、汽车零部件、建筑机械和工厂设备诸多领域。
制造业发展中，焊接技术是一种不可缺少的加工手段。
焊接是一种先进的制造技术，它从单一的加工工艺发展成为现代科技多学科互相交融的新学科成为一种综合的工程技术，它涉及到材料、结构设计、焊接预处理、焊接材料、下料、成形、焊接生产过程控制及机械自动化等诸多技术领域。
焊接技术已广泛地应用于工业生产的各个部门，在推动工业的发展和产品的技术进步以及促进国民经济的发展都发挥着重要作用。
关键词：焊接技术；机械制造；应用引言焊接是被焊工件的材质(同种或异种)，通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。
文章对不同的焊接方式在机械制造中的应用进行研究，为机械制造行业不同应用场景的焊接方式选用提供良好基础。
1 焊接技术分类及相关特点在机械制造行业应用较为广泛的主要是金属材料的焊接。
焊接结构的重量约占钢材产量的45%，铝和铝合金焊接结构的比重也在不断增加。
金属的焊接按其工艺过程的特点主要可分为熔焊、压焊和钎焊三大类。
下文将对三大类焊接工艺相关的焊接技术进行阐述。
1.1熔焊熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。
熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。
熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。
熔焊相关的焊接方式如下所示：1、手工电弧焊（涂药焊条电弧焊）：特点：具有灵活、机动，适用性广泛，可进行全位置焊接；所用设备简单、耐用性好、维护费用低等优点。
但劳动强度大，质量不够稳定，决定于操作者水平。
应用：在单件、小批、零星、修配中广泛应用，适于焊接3mm以上的碳钢、低合金钢、不锈钢和铜、铝等非铁合金。
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电子束焊接：极窄的焊缝和可靠的连接
文：波宾电子束有意见交流请li.ji@ 发布网站：真空技术网
对于很深而且很窄的平面焊缝时，电子束焊接技术是一个非常可靠的工艺。
它可以把角度变形和横向收缩量及其它一些非理想的影响减到最小。
德国的电子束，在目前的电子束发展领域，是最先进和可靠的。
波宾电子束，作为行业内知名的引领者，为电子束焊接的学术交流提供了较好的平台和借鉴。
应用
电子束焊接的应用涵盖了从薄膜焊接到一次性焊接200mm的工件。
此外它还可以焊接不同的金属材料和这些材料的结合物。
价值
在设计机械零件时会面临如何通过选择合适的设计方案以达到节省成本的问题，电子束在这一点上有着很大的潜力。
由于焊接速度很快，电子束技术在电子产品和汽车制造领域的大批量生产中体现出了高度的生产能力。
在对航空航天，造船或铁路行业的一些产品进行单件加工和小批量生产时电子束技术也体现出了它的精确性和可重复性，因为这种工艺带有先进的电子测量和电气控制技术，因此对自动化生产线而言它是一个优化前提。
使用电子束焊接的优势：
稳定的焊接技术，经济性，可靠性。
应用领域
电子束焊接技术被应用于几乎所有的领域，可以完成标准的和技术要求比较高的焊接任务。
汽车工业：以高度的经济性进行大批量生产，例如：整个动力传动系统（发动机，传动机构）（图1）。
航空航天工业：加工一些技术要高并有特殊用途的部件，如直升飞机的零部件（图2）或卫星燃料箱。
图2
能源和电子工业：大批量加工铜制品和其它一些接触材料的产品如断路器（图3）。
铁路，造船和医药工业：安全可靠的连接，如德国高速火车的扣环（图4）和适用人体的植入物（图5）。
图4
机器设备制造和食品工业：小批量和大批量加工不锈钢制品以及其它不同的钢的结合物的产品。
可通过电子束焊接重达50吨的工件。
研发：可以实现设计复杂，成本昂贵且高要求的产品的加工，这些产品的材料为钨，铂金等特殊的材料。
过程
电子束焊接时会通过电子在加工区域产生必要的能量（通过60-150kV的高压加速）。
束流的形成一直在真空中。
焊接也在真空中进行，有些设备则是在大气环境下实现焊接。
当电子撞击到工件上时，大部分的动能转化成热能，进行焊接。
能量密度在不到0,1mm至2mm的焦点直径范围内达到了105至109 W/cm2。
在高效率时电子束焊接能达到和激光焊接几乎一样的能量密度（激光能量利用率：3-14%，电子束能量利用率：约70%）。
在高速焊接时电子束能焊出极深且窄的焊缝。
由于极小的焊缝宽度使得变形也很小。
电子束被用于焊接要求焊缝很细小的部件，因为电子束可以被电场精确的控制偏转。
可达到的焊缝深度在0,3 mm到300mm之间（铝），150mm（钢）。
高能量密度使得电子束可以焊接所有的金属，包括一些易熔化金属，以及对不同材料进行焊接实现混合组合，如钢和青铜。
电子束焊接设备经常用于汽车工业里传动部件的批量生产（主要是日本和德国）。
除了简单，价廉的加工任务,其它来自航空航天，铁路交通和食品工业的部件也可以用电子束焊接。
有关深度焊接效果的更多的信息。
在电子撞击到原料时，它们将减速并释放其动能（绝大部分转为热能）。
深度焊接的效果是按下面的过程产生的：当电子一个接着一个的撞击工件表面某点时，会在该点产生热量。
当能量密度超过106 W/cm 2 时，被称为焦点中心处的材料开始熔化蒸发。
从蒸汽中产生毛细管，毛细管被熔化的材料包围。
如此使得束流渗透更深入，继续熔化周围的古体材料。
如果工件相对于电子束进行移动，那么在电子束前的材料就会被熔化，而后就沿着蒸气毛细管流动并随后固化。
图6
深度熔融可以焊出很窄并且深度超过100mm 的焊缝（如图6所示的是铝的深度焊接（150mm））。
它可以达到一个50:1的深宽比。
电子束的工艺参数可以被精确的控制。
所有的参数都可以作为电学单位被测量和被控制。
电学参数的测量比起光纤和光学参数的测量更简单。
创新的控制方法和CNC控制系统的结合使用，为材料加工开拓了更多新的可能性。
鉴于精确可调性，使得电子束的所有应用获益匪浅：
通过简便可靠的测量，可以精确记录下所有束流的调节参数和易于再生产。
在整个闭环控制里的反馈是可行的，因此在加工位置的电子束的调整既可以手动也可以全自动实现，同时还易于手动操控。
焊接时允许的缝隙：最大允许的缝隙是焊接深度的5％，但最多为0.3mm。
每次应用都要确认偏差。
较大的缝隙则需要焊接辅料。
这两种情况通常从技术角度和商业角度上来说，都是不希望发生的。
设计：电子束工艺为设计工程师，处理连接问题时带来极高的自由度，通过对材料优化的选择，引领您进入成本节约型的生产。
因为用电子束进行焊接保证的不仅仅是低变形和高精度。
图7
此外电子束多束流的应用还可以克服其他焊接工艺的局限：
在焊接时，如果工件不允许太热，或是要求的焊缝深度很大，且必须保证在一个很小的公差范围内，此时电子束相对于激光体现出了优势。
因为许多工件都可以由单独的部件连接而成，这样就可以使廉价材料代替昂贵材料成为了可能。
一个好的焊接设计可以避免，在焊接件的其它位置进行费用很高的切屑加工和酸洗。
材料：极高的能量密度使得电子束可以焊接所有的材料，包括极易熔化的金属以及通过不同材料的焊接实现混合物的生产，如钢和青铜（图8所示是典型的青铜和钢的深度焊接
（20mm））。
图8
采用电子束技术，波宾公司能够可靠的焊接压铸铝零件。
在材料内部作为气体被锁住的分离介质的剩余部分会慢慢散去，这样可以避免令人担心的气体爆炸性膨胀。
在很多情况下，可以通过适当的位移的热来控制高强度镍合金的热裂的形成。
多熔池技术：采用波宾的多熔池技术，可以同时焊接最多达60道焊缝。
小齿轮上轴向焊缝的焊接通过三熔池技术实现（用三熔池技术焊接小齿轮）。
这种方式减小了变形，还缩短了2/3的焊接时间。
此外还能摈弃昂贵的工装技术和点焊。
在这个案例中径向和轴向同心性的误差小于1/500。