电子束焊接(EBW)

合集下载

大型电子束焊接设备(EBW)真空抽气系统设计

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
大型电子束焊接设备(EBW)真空抽气系统设计
大抽速的真空抽气系统是大型电子束焊接设备(electron beam welding,EBW)中必不可少的组成部分。

本文介绍了一个大型电子束焊设备中真
空抽气系统的组成及其设计思路、方法,并对此真空抽气系统所能得到的本底真
空度、工况真空度以及各阶段的抽气时间进行了详细的计算。

为大型真空设备
的研制提供一个有益的思路和便捷的方法。

国际热核聚变实验反应堆
电子束焊是近三十年来新发展起来的一种熔化焊接方法, 它利用空间定向
运动的电子束以高速撞击到工件表面后产生的热能使工件熔化，形成焊缝。

电
子束焊接的质量一方面取决于电子束源以及加工工艺的优化，而从电子束的加
工工艺来说，很大程度上取决于真空的环境，真空度的提高可以减少高速电子
束的减速和阻尼现象，而抽真空速率对电子束的整个加工时间起着决定性的作用。

此大型电子束焊接设备的需抽容积较大，需要一个大抽速的真空系统，
现对此真空抽气系统进行设计。

设计要求
为了使电子束内的杂质微粒对真空的影响减至最小，延长阴极寿命，应
尽可能地提高电子束焊接室的真空度。

工作时焊接室需经常开启以更换焊接
件，因此要尽可能地减少真空抽气时间，以提高焊接效率。

此真空抽气系统的具体设计要求如下：
(1) 焊接室需抽容积为48 m3，材料为复合不锈钢。

在焊接前，焊接室的本底真空度要求达到1 乘以10- 2 Pa。

电子束焊接

一般电子束焊接不用填充金属；只在焊接异种金属或合金时，可根据需要使用填充金属。
1.3.1 焊前准备
焊前清理：真空电子束焊前必须对焊件表面
进行严格清理，否则将导致焊缝产生缺陷，接头的力学性能降低，不清洁的表面还会延长抽真空时间，影响电子枪工作的稳定性，降低真空泵的使用寿命。
1.3.1 焊前准备
观察窗口通常由三重玻璃组成，里层为普通玻璃；中层的铅玻璃是防护X射线的作用；外层的钢化玻璃是承受真空室内外压力差的。
采用工业电视可以使操作者能连续观察焊接过程，防止肉眼受强烈光线刺激的危害。
1.2.2 电子束焊机的选用
选用电子束焊机通常考虑以下几个方面：焊接化学性能活泼的金属（如W、Ta、Mo等）及其合金应
零件装配：对于无锁底的对接接头，板厚δ＜1.5mm时，局部最
大间隙不应超过0.07 mm；随板厚增加，间隙略增。板厚超过3.8mm时，局部最大间隙可到0.25 mm。
焊薄工件时，一般装配间隙不应大于0.13mm。
1.3.1 焊前准备
非真空电子束焊时，装配间隙可以放宽到0.75mm。深熔焊时，装配不良或间隙过大，会导致过量收缩、咬边、漏焊等缺陷。
1.1.2 电子束焊的特点及分类
2．电子束焊的缺点设备比较复杂，投资大，费用较昂贵；电子束焊要求接头位置准确，间隙小而且均匀，
焊前对接头加工、装配要求严格；真空电子束焊接时，被焊工件尺寸和形状常常受到
工作室的限制；电子束易受杂散电磁场的干扰，影响焊接质量；电子束焊接时产生X射线，需要操作人员严加防护。
由电子枪、工作室（也称真空室）、电源及电气控制系统、真空系统、工作台以及辅助装置等几大部分组成。
1.2.1 电子束焊机的组成

电子束焊

• 电子束电流：（简称束流）与加速电压一起决定着
电子束焊的功率。 • 增加电子束流，热输入增大，熔深和熔宽都会增加。 • 在电子束焊中，由于加速电压基本保持不变，所以
为满足不同的焊接工艺需要，常常要调整电子束电
流值。
• 焊接速度：电子束焊接的一个基本工艺参数，其影响焊缝的熔深、熔宽以及被焊材料的熔池行为（冷却、凝固及焊缝熔合线形状）。 • 通常随着焊接速度的增大，熔宽变窄，熔深减小 • 热输入与电子束焊接能量成正比，与焊接速度成反比。
• 低真空电子束焊：在真空度为10-1～10Pa范围内进行。由于只需要抽到低真空，减小了抽真空的时间，从而加速焊接过
程，提高了生产效率。
• 适用于大批量零件的焊接和生产线上使用。 • 非真空电子束焊接：电子束是在真空条件下产生的，然后穿过一组光阑、气阻通道和若干级预真空小室，射到处于大气压力下的工件上。非真空电子束焊接能够达到的最大熔深为
时很快在被焊焊件上“钻”出一个匙孔，小孔的周围被
液态金属包围。 • 随着子束与焊件的相对移动，液态金属沿小孔周围流向熔池后部，逐渐冷却、凝固形成了焊缝。
• 在电子束焊接过程中，焊接熔
池始终存在一个匙孔。匙孔的
存在，从根本上改变了焊接熔池的传质、传热规律，由一般熔焊方法的“热导焊”转变为 “穿孔焊”。
• 电子束焊接的角接头：
• 电子束焊接T形接头：
• 搭接接头：常用于焊接厚度小于1.6mm的焊件。
8.主要焊接参数及其选择
• 加速电压：电子束焊接的一个重要工艺参数；
• 提高加速电压可增加焊缝的熔深。在大多数电子束
焊过程中，加速电压参数往往不变，但当电子枪的
工作距离较大或者要求获得深穿透的平行焊缝时，应提高加速电压(选用高压型设备)。 • 通常电子束焊机工作在额定电压下，通过调节其他参数来实现焊接参数的调整。

电子束焊EBW

电子束焊EBW)电子束焊是从1950年晚些时候开始商业应用的，它已经赢得了业界的认可。

开始时，该工艺要求在一个高真空室内操作。

然而，该工艺迅速得到改进，只在电子束产生的部位需要高真空。

这就有了在中真空或非真空环境中焊接的选择。

这个进步使得该工艺被汽车和消费品制造商认可。

所以，EBW在世界范围的工业中得到广泛的应用(见图3.44-3.46)。

EBW是一种熔化连接工艺，它通过带有高能量的电子束撞击要焊接的接头来连接材料。

电子束焊的关键部位是电子束枪。

电子是通过加热与负极相连的发射阴极或“灯丝”，使它达到它的热电子发射温度范围，电子蒸发并被吸引到与正极相连的阳极上而产生的(见图3.47)。

在发射器周围有配置好的栅格或偏罩，以帮助加速和成型电子形成电子流。

电子束通过阳极上的开孔离开电子枪继续向工件运动(见图3.48)。

一但电子束离开电子枪，它会渐渐发散。

为了抵消这种发散，使用一个电磁镜系统来汇聚电子束，它将电子束在工件上汇聚成一个点。

电子束的发散和汇聚角度都很小，这可使聚焦的电子束得到一英寸的范围的有效聚焦或“景深”。

电子束焊有四个基本参数：加速电压，电子束电流，焦点尺寸和焊接速度。

基本设备包括真空室，控制和电子束枪(见图3.44-3.46)。

典型的功率是30-175kV和50-1000mA。

电子束产生比激光束更高的能量密度。

如激光束焊一样，电子束焊通常采用“小孔”模式，它产生非常深非常窄的焊缝(见图3.49)。

在大多数应用中，熔深比宽度大得多，而且产生的热影响区非常窄。

例如，在真空条件下，0.5英寸(13mm)板材对接，焊缝宽度会小至0.003英寸(0.8mm)。

这与弧焊和气焊的焊接接头有着明显不同的焊缝区，主要是通过导热熔化得到熔透。

通过电磁偏转可以很容易地移动电子束。

在大多数情况下，偏转是用于调整电子束和接头之间的偏移，或用于产生圆，椭圆或其它形状。

偏转会修订作用于接头的平均能量密度，这会改变焊道的形状。

电子束焊接工艺

焊件
电子枪电子束流真空室
真空电子束焊接示意图
阴极聚束极阳极聚焦线圈偏转线圈焊件
灯丝电源偏压电源高压电源
电子束
阳极聚束极阴极
灯丝电源
静电部分示意图
• 小结： • （1）阴极发射电子束（2）聚束极控制束流大小 • （3）阳极加速电子束流 • （4）阴极和阳极形成同心球静电场，从阴极发射束流形成锥束 • （5）聚焦线圈控制工作距离（6）偏转线圈改变焦点的位置 • 二，真空电子束焊的特点 • 1，加热功率密度大 2，焊缝深宽比大 3，焊缝不易污染 • 4，规范参数调节范围宽，适应性强 • 三，应用 • 1，电子工业微型器件 2，航天真空密封件 3，原子能工业 • 4，汽车 5，机械工业
• §2真空电子束焊接工艺
• 一，焊缝形成过程 • 1，熔化成型方式 • 2，深穿入式成型方式 • 二，规范参数对焊缝成型的影响 • 三，接头形式与电子束焊的特异功能
• 1，对接
2，搭接
3，丁接
• 四，焊接缺陷及防止措施
• 1，焊缝成型不连续
2，咬边 3，下塌
• §3低真空，非真空电子束焊及电子束焊的分类
• 一，低真空及非真空电子束焊的提出
• 二，电子束焊真空度对熔深的影响
• 三，电子束焊的分类方法
• 按其真空度分：
• 1，真空电子束（高真空） 2，低真空电子束 3，非真空电子束
• 按其加速电压分：
• 1，高压电子束焊 2，中压电子束焊 3，低压电子束焊
第三章电子束焊接
• 电子束焊接：EBW——Electron Beam Welding
• §1真空电子束焊接(图2)
• 一，原理(图3) • 电子枪分为两部分： • 1，静电部分(图4) • 静电部分的作用： • （1）发射电子束流（2）控制束流的大小 • （3）加速电子束Байду номын сангаас （4）会聚电子束流 • 2，电磁部分 • 电磁部分分为聚焦线圈和偏转线圈

影响电子束焊接质量的几个工艺因素

影响电子束焊接质量的几个工艺因素摘要：电子束焊接具有它独特的优点，应用广泛。

为了得到高质量的焊缝，需要注意诸多问题。

本文通过对实际例子的论述和分析，讨论了影响电子束焊接质量的一些工艺因素，如焊缝结构设计、工装模具、焊接参数、电子束斑点位置、预热和退火、填充材料以及电子束跟踪焊接等。

关键词：电子束焊接质量工艺因素1.引言电子束焊接（Electron Beam Welding—EBW）技术是高能束（High Energy Density Beam—HEDB）加工技术的一个重要组成部分，与激光焊接相比各有优点[1]。

电子束焊接除了具有输入能量密度高、加热面积小、焊接速度快、焊缝热影响区窄、工件变形小等特点之外，还具有电子束穿透深、焊缝深宽比大、电子束控制方便以及真空环境中的焊缝不受污染等特点[2]。

电子束焊接适于精密焊接、穿透及深度（大厚度工件）焊接、高效率焊接和特殊焊接等。

作为热加工手段之一，电子束焊接技术已经比较成熟，但又有良好的发展势头，有关机理、自动化程度、质量监控、应用领域等研究内容尚在不断进步。

我们从二十世纪六十年代开始进行电子束焊接工艺及应用研究，涉及的材料有高熔点金属、高弹性合金、可伐合金、不锈钢、高强钢、有色金属及其合金和陶瓷等非金属材料；涉及的工件结构多种多样，以中小型精密零件为主。

三十多年来已取得多项科技成果。

本文试图从一些具体工件的焊接实例入手（以本单位的应用范例为主）讨论影响电子束焊接质量的几个工艺因素。

2.焊缝结构及配合间隙在焊接实践中，会碰到形形色色的工件，焊缝结构也各不相同，但总体上可分为：对焊缝、端焊缝、角焊缝（包括穿透焊缝），或区分为直线焊缝、环线焊缝、曲线焊缝、点焊缝，还有等截面焊缝和变截面焊缝等。

为了达到最佳焊接效果，焊缝结构和配合间隙的设计至关重要，既要考虑工件（部件）在整机中的作用，又必须满足被焊材料可焊性和具体焊接工艺的要求。

所以在实施焊接之前，应该与工程设计人员共同讨论焊接件的焊缝结构，或通过工艺试验确定合理的结构与间隙尺寸。

航空发动机制造的电子束焊接技术分析

航空发动机制造的电子束焊接技术分析电子束焊接是一种高效、高精度的焊接技术，可以用于航空发动机制造中的许多关键部件的焊接，如进气道、涡轮叶片、压气机叶盘和推进器等。

本文将介绍航空发动机制造中电子束焊接的技术原理、应用和优势。

一、技术原理电子束焊接利用电子束作为热源将两个或更多金属材料连接在一起。

电子束是由电子枪产生的高速电子流，其速度接近光速并由半导体电子透镜控制成较小的直径束流。

当电子束进入金属材料表面时，将会对材料表面的原子产生剧烈的碰撞，从而使材料表面的原子逐渐被加热，最终达到熔化的状态，再与另一块金属材料相连。

二、应用航空发动机制造中，由于零部件的特殊性，需要对材料进行高强度和高精度的焊接。

电子束焊接技术可以通过精确的控制焊接参数来满足这些要求，主要应用于以下部分：1. 进气道：进气道是航空发动机中负责吸入空气以供给发动机所需的部件。

在制造进气道时，一般需要将多个壳体部件焊接在一起，电子束焊接技术可以实现高精度、不失真的连接。

2. 涡轮叶片：涡轮叶片是发动机中的关键部件，其质量和精度直接影响发动机的性能。

电子束焊接技术可以实现对叶片的高精度连接和修复，提高了叶片的使用寿命和性能。

3. 压气机叶盘：压气机叶盘是发动机中压缩空气并将其送至燃烧室的重要部件。

使用电子束焊接技术可以实现对叶盘高精度、高强度的连接，确保叶盘在高压力下不会出现问题。

4. 推进器：推进器是发动机中将燃气排出的部分，其工作环境非常苛刻，需要耐高温、耐磨损的连接方式。

电子束焊接技术可以实现高强度、不失真的连接，从而确保推进器的可靠性和性能。

三、优势1. 高精度：电子束焊接技术可以实现焊接时对热输入和熔深的高精度控制，从而确保焊缝的精度和表面质量。

2. 高强度：电子束焊接技术的焊接强度较高，可以满足航空发动机的高强度要求。

3. 不失真：电子束焊接技术的焊接过程中产生的热量仅仅聚焦在工件的焊缝处，不会对整个工件造成明显的变形，从而保证了产品的精度。

电子束焊接技术在工业中的应用和发展

电子束焊接技术在工业中的应用和发展电子束焊接技术在工业中的应用和发展摘要:本文介绍了电子束焊接及主要特点,总结了近年来电子束焊接在航空航天、电子与仪表、汽车等工业领域中应用现状,并对其发展作了展望。

关键词: 电子束焊接应用现状发展电子束焊接(EBW)是以高能密度电子束作为能量载体对材料和构件实现焊接和加工的新型特种加工工艺方法和现代焊接技术,自50年代首先应用于核工业,经过四十多年的发展,电子束焊接不仅在一些高新技术领域充分应用,而且已成为一般工业部门的一种重要加工手段。

一、电子束焊接的特征由于高能量密度的电子束流集中作用的结果,使电子束焊接熔池“小孔”形成机理与其他熔化焊有所不同。

电子束焊接过程是,高压加速装置形成的高功率电子束流,通过磁透镜会聚,得到很小的焦点(其功率密度可达104~109W/cm2),轰击置于真空或非真空的焊件时,电子的动能迅速转变为热能,熔化金属,实现金属焊接的目的。

电子束焊接的特点可概括如下:(1)电子束斑点直径小,加热功率密度大,焊接速度快,热影响区小;(2)可获得深宽比大的焊缝,焊接厚件时可以不开坡口一次成形;(3)多数构件是在真空条件下焊接,焊缝纯洁度高;(4)规范参数易于调节,工艺适应性强;(5)适于焊接多种金属材料;(6)焊接热输入低,焊接热变形小。

但是电子束焊接方法也有一些不足,如:(1)电子束焊机结构复杂,控制设备精度高,所需费用高;(2)焊接前对接头加工、装配要求严格,以保证接头位置准确、间隙小而且均匀;(3)真空电子束焊接时,被焊工件尺寸和形状常常受到工作室的限制,每次装卸工件要求重新抽真空;(4)冷却过程中快速凝固,引起焊接缺陷,如气孔、焊接脆性等;(5)电子束易受杂散电磁场的干扰,影响焊接质量;(6)电子束焊接时产生的X射线需要严加防护,以保证操作人员的健康和安全。

二、电子束焊接的分类1、根据焊件所处真空度的差异可分为:(1)高真空电子束焊接(真空度为10-4～10-1Pa):该方法电子散射小,作用在工件上的功率密度高,穿透深度大,焊缝深宽比大,适宜于活性金属、难熔金属及质量要求高的工件焊接,应用最为广泛。

电子束焊接(EBW)

16
电子束焊接经济性与结构合理性分析
（1）经济性：
不重要的非主承力焊缝，一般的碳钢及低合金结构钢焊缝，接头结构复杂，有遮挡，需做复杂工装的焊缝不采用电子束焊。
（2）结构合理性：
密闭容器要有放气工艺孔；工件之间配合紧密；尽量采用简单结构；考虑工作室的尺寸；考虑电子束的可达性。
17
焊接规范参数的选择确定
25
电子束焊接缺点
电子束焊接成套设备价格昂贵焊缝对中精度要求高焊接前接头设计，清理及装配要求高电子束易受磁场干扰工件尺寸受真空室大小限制焊接质量受真空条件限制焊接时产生X射线需严加防护
26
电子束焊接独有的两种缺陷
（1）钉尖
产生部位：常发生在部分熔透焊缝的根部。
形成原因：电子束功率的脉动，液态金属表面张力和冷却速度过大
而液相金属来不及流入所致。解决措施:
接头采用垫板，将缺陷引出；偏转扫描电子束；
27
电子束焊接独有的两种缺陷
（2）冷隔
产生部位：厚件焊缝根部和稍高处会出现较大的空洞，
把上下熔化金属分隔来。
形成原因：厚件中气孔的一种特殊表现形式，与电子束焊缝形
成机制有关。厚板焊接时，金属蒸汽和其它气体逸出受阻，在较快冷却速度下留在焊缝中。解决措施：
8
电子束焊分类
（5）按照电子枪特征分类
定枪式和动枪式直热式和间热式二级枪和三级枪
（6）按照深穿加热特点分类
普通电子束焊接脉冲电子束焊接
9
电子束焊接的接头
（1）对接接头：电子束焊接最适应的一种接头形式
10
电子束焊接的接头
（2）T型接头
11
电子束焊接的接头
（3）搭接接头

EBW-MGGE系列电子束焊机使用维护手册

EBW-MG/GE系列电子束焊机使用维护手册前言目录安全指南 1EBW-MG/GE系列电子束焊机介绍 2操作指南 3日常维护与维修 4焊接工艺及要求 5保修维修条例目录前言---------------------------------------------------------------------1 目录---------------------------------------------------------------------2 第一章安全指南----------------------------------------------------------41.1 使用环境条件 -----------------------------------------------------51.2 操作法规---------------------------------------------------------61.3 维护法规---------------------------------------------------------8 第二章EBW－MG/GE系列电子束焊机介绍----------------------------------102.1 特点 ------------------------------------------------------------112.2 技术规格参数----------------------------------------------------122.3 基本结构--------------------------------------------------------13 第三章操作指南---------------------------------------------------------263.1 真空控制--------------------------------------------------------273.2 焊接操作--------------------------------------------------------313.3 参数调整--------------------------------------------------------363.4 调试------------------------------------------------------------443.5 报警信息--------------------------------------------------------483.6 系统设置--------------------------------------------------------493.7 更换灯丝--------------------------------------------------------543.8 工装------------------------------------------------------------573.9 安全防护--------------------------------------------------------583.10 紧急情况的处置-------------------------------------------------60 第四章日常维护与维修--------------------------------------------------634.1 焊机日常维护----------------------------------------------------644.2 真空系统维护及故障处理------------------------------------------654.3 放电故障处理----------------------------------------------------674.4 工装卡具维护与故障处理------------------------------------------69第五章焊接工艺及要求--------------------------------------------------705.1 基本概念--------------------------------------------------------715.2 电子束焊缝的形成机理--------------------------------------------725.3 影响焊缝成形的因素----------------------------------------------735.4 常见焊缝缺陷的产生原因及其防治措施------------------------------755.5 辅助工艺--------------------------------------------------------785.6 焊接工艺--------------------------------------------------------79 附件保修维修条例-----------------------------------------------------84安全指南11.1使用环境条件1.2操作法规1.3维护法规EBW-MG/GE系列电子束焊机在设计时把使用者的安全放在首位，但任何设备，包括设计得非常完美的设备都有危险性。

电子束焊接(EBW)

2
基本原理
9
14
15
11
1
2
10
3
13
6 4
5
12
16 17
7 8
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
1
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。
23
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。
24
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
3
电子束焊接机实物图
4
基本原理
电子与材料的相互作用
5
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。

焊接方法代号范文

焊接方法代号范文1.SMAW（手工电弧焊接）SMAW（Shielded Metal Arc Welding），也称为手工电弧焊接。

该方法使用熔化电极进行焊接，电弧通过电极和工件之间的间隙产生，并使电极和工件熔化，形成焊缝。

SMAW通常用于大工件的焊接，包括钢结构、船舶、桥梁等。

2.GMAW（气体金属电弧焊接）GMAW（Gas Metal Arc Welding），也称为气体金属电弧焊接。

该方法使用熔化金属电极进行焊接，电弧在熔化电极和工件之间形成，并使电极和工件熔化，形成焊缝。

GMAW通常用于焊接钢、铝、镍等金属材料。

3.GTAW（氩弧焊接）GTAW（Gas Tungsten Arc Welding），也称为氩弧焊接。

该方法使用不熔化的钨电极进行焊接，通过电弧在钨电极和工件之间形成，使用氩气或其他惰性气体作为保护气体。

GTAW适用于焊接不锈钢、合金材料和高纯度金属材料。

4.FCAW（通用焊丝焊接）FCAW（Flux-Cored Arc Welding），也称为通用焊丝焊接。

该方法使用带有焊剂的焊丝进行焊接，焊丝中的焊剂在熔化时释放出气体和化学物质，用于保护电弧和焊缝。

FCAW可以在室外和风场环境中进行焊接，适用于焊接钢、铁和铝等材料。

5.SAW（埋弧焊接）SAW（Submerged Arc Welding），也称为埋弧焊接。

该方法使用熔化焊丝和焊剂进行焊接，焊缝在埋在焊剂下面，保护焊缝不受外界气体和杂质的影响。

SAW适用于厚板和大工件的焊接，特别是用于制造船舶、压力容器和核反应堆。

6.ESW（电渣焊接）ESW（Electroslag Welding），也称为电渣焊接。

该方法使用电流通过熔化焊剂和工件之间的电渣来形成焊缝。

ESW适用于焊接厚板，特别是钢板和合金材料。

7.PAW（等离子弧焊接）PAW（Plasma Arc Welding），也称为等离子弧焊接。

该方法使用电弧在钨电极和工件之间形成，通过喷射等离子气体在电弧和焊缝之间形成高温等离子体。

电子束焊接技术在核能工业中的应用前景

电子束焊接技术在核能工业中的应用前景引言核能工业作为当今世界能源发展的重要方向之一，对安全性和可靠性的要求极高。

而电子束焊接技术作为一种先进的焊接技术，具有高效、高品质和低热输入等优势，因此在核能工业中具有广阔的应用前景。

本文将对电子束焊接技术在核能工业中的应用前景进行探讨。

一、电子束焊接技术概述电子束焊接技术是利用电子束与工件相互作用产生的高能量电子束流来完成焊接过程的一种焊接方法。

它利用电子的高速运动和高能量使金属工件加热融化，并通过金属表面的冷却产生的热量将焊缝区域迅速冷却。

电子束焊接技术具有焊缝狭窄、热影响区小、焊缝深度大、焊接速度快和焊缝质量高的特点。

二、电子束焊接技术在核能工业中的应用1. 反应堆核壳的制造反应堆核壳是核能工业中至关重要的部件之一，其密封性和可靠性对于防止核辐射外泄至关重要。

电子束焊接技术可以实现高精密度的焊接，确保核壳的密封性。

电子束焊接技术的高能量特性可以增加焊接强度，并且焊接速度快，可大幅提高工作效率。

2. 燃料棒的制造燃料棒是核能工业中用于储存和输送核燃料的关键部件。

采用电子束焊接技术可以实现焊接点无缺陷，并确保焊接强度。

电子束焊接技术对材料金属化层的影响较小，可以更好地保护燃料棒的金属包覆层，提高其使用寿命和可靠性。

3. 不锈钢管道的制造不锈钢管道在核能工业中扮演着重要的角色，用于输送冷却剂和处理核废料等。

采用传统的焊接方法容易产生氢致开裂等问题，而电子束焊接技术能够实现焊缝处无缺陷、焊缝熔合区没有热影响并保持较低的残余应力，可以提高管道的耐腐蚀性能和使用寿命。

4. 辅助设备的制造核能工业中的辅助设备如水冷器、换热器、压力容器等具有复杂的结构和高要求的焊接质量。

电子束焊接技术具有高品质、高效率和高自动化程度，可以满足这些辅助设备的生产要求，提高焊接质量和生产效率。

三、电子束焊接技术在核能工业中的优势1. 高品质焊接质量：电子束焊接技术具有极高的焊缝质量，焊接缺陷率低，可以满足核能工业对高可靠性和高安全性的要求。

电子束焊接(EBW)

电子技术飞跃促进了焊接自动化，出现弧焊机器人；焊接工艺研究方向和应用领域进一步拓宽

§1.1 焊接技术回顾

1.1.2 焊接方法分类
– 熔化焊：将被焊金属的结合处局部加热到熔化状态，互相融合，冷却凝固彼此结合在一起。如：气焊、电弧焊、埋弧焊、电渣焊、各种气体保护焊、等离子弧焊等。

1.4.2 电子束焊接特点及应用 • (1)电子束焊接的优点 • (2)电子束焊接的不足 • (3)电子束焊接应用
深宽比通常在20：1以上
用于齿轮加工的电子束焊接技术
T形齿轮零件结构简图
焊前分体部分
焊后整体部分
电子束焊接在电子和仪表工业中的应用
电子束焊接技术用于汽车制造
汽车变速器齿轮加工

§1.4 电子束焊接分类、特点及应用
(2) 按照真空度不同
– 高真空电子束焊接(10-3-10-6 torr) – 低真空电子束焊接(10-2-0.5 torr) – 非真空电子束焊接(大气中)
(3) 按照焊件在真空室中位置 – 全真空电子束焊接 – 局部真空电子束焊接

§1.4 电子束焊接分类、特点及应用
(4) 按照功率不同 – 大功率电子束焊接(60KW以上) – 中功率电子束焊接(30-60KW) – 小功率电子束焊接(30KW以下) (5) 按照电子枪特征 – 定枪式和动枪式 – 直热式和间热式 – 二级枪和三极枪 (6) 按照深穿加热特点 – 普通电子束焊接 – 脉冲电子束焊接

§1.4 电子束焊接分类、特点及应用
电子束焊接属于高能束焊接方法之一，归属与熔化焊范畴。

§1.2 电子束焊接起源与发展
– 电子束的发现迄今已有100多年的历史； – 电子束焊接技术起源于德国，1948年前西德物理学家K.H.Steigerwald首次提出用电子束焊接的设想； – 1954年法国J.A.Stohr博士成功焊接了核反应堆燃料包壳，标志电子束焊接金属获得成功； – 1957年11月，在法国巴黎召开的国际原子能燃料元件技术大会上公布了该技术，电子束焊接被确认为一种新的焊接方法； – 1958年开始，美国、英国、日本及前苏联开始进行电子束焊接方面的研究； – 上世纪60年代后，我国开始从事电子束焊接研究；

电子束焊接技术

电子束焊接技术电子束焊接技术（Electron Beam Welding，EBW）是一种高能束焊接技术，采用电子束作为能量源进行焊接。

它具有高能量密度、深焊能力和小热影响区等优势，广泛应用于航空航天、汽车制造和核工程等领域。

本文将介绍电子束焊接技术的原理、应用及未来发展趋势。

一、电子束焊接技术的原理电子束焊接技术利用带电粒子束（即电子束）的动能进行焊接。

它通过加速器将电子加速到非常高的速度，然后通过电场或磁场控制电子束的方向进行聚焦。

当电子束聚焦到极小的直径时，电子与被焊接材料碰撞并转化为热能。

这种高能量密度的热能可瞬间将工件局部区域加热至熔化状态，形成焊缝。

二、电子束焊接技术的应用1. 航空航天领域：电子束焊接技术在航空航天领域具有广泛的应用。

它能够焊接高强度、高温合金材料，满足飞机发动机、燃气轮机和航天器的要求。

电子束焊接技术还能实现长轴件的自动化焊接，提高生产效率。

2. 汽车制造：汽车制造行业对焊接质量和效率有着严格的要求。

电子束焊接技术能够焊接汽车车身、发动机和底盘等关键部件，确保焊缝的强度和密封性。

此外，电子束焊接技术还可以减少零件的变形，提高整体车身结构的稳定性。

3. 核工程：核工程领域要求焊接材料具有高强度和较低的辐射损伤。

电子束焊接技术能够实现高纯度材料的焊接，避免杂质引入。

电子束焊接技术还可以焊接厚度较大的核材料，保证核反应堆等设备的可靠性和安全性。

三、电子束焊接技术的未来发展趋势随着科学技术的不断进步，电子束焊接技术也将迎来更广阔的应用前景。

以下是未来电子束焊接技术的发展趋势：1. 自动化与智能化：随着自动化技术的不断发展，电子束焊接技术将越来越多地应用于自动化生产线。

通过与机器人和控制系统的集成，实现焊接过程的自动控制和监测。

2. 优化设计与模拟：利用计算机辅助设计和数值模拟软件，对电子束焊接过程进行优化设计和模拟预测。

通过模拟分析，优化焊接参数和工艺，提高焊接质量和效率。

电子束焊EBW介绍及优缺点

电子束焊EBW介绍及优缺点电子束焊是从1950年晚些时候开始商业应用的，它已经赢得了业界的认可。

开始时，该工艺要求在一个高真空室内操作。

然而，该工艺迅速得到改进，只在电子束产生的部位需要高真空。

这就有了在中真空或非真空环境中焊接的选择。

这个进步使得该工艺被汽车和消费品制造商认可。

所以，EBW在世界范围的工业中得到广泛的应用(见图3.44-3.46)。

EBW是一种熔化连接工艺，它通过带有高能量的电子束撞击要焊接的接头来连接材料。

电子束焊的关键部位是电子束枪。

电子是通过加热与负极相连的发射阴极或“灯丝”，使它达到它的热电子发射温度范围，电子蒸发并被吸引到与正极相连的阳极上而产生的(见图3.47)。

在发射器周围有配置好的栅格或偏罩，以帮助加速和成型电子形成电子流。

电子束通过阳极上的开孔离开电子枪继续向工件运动(见图3.48)。

一但电子束离开电子枪，它会渐渐发散。

为了抵消这种发散，使用一个电磁镜系统来汇聚电子束，它将电子束在工件上汇聚成一个点。

电子束的发散和汇聚角度都很小，这可使聚焦的电子束得到一英寸的范围的有效聚焦或“景深”。

电子束焊有四个基本参数：加速电压，电子束电流，焦点尺寸和焊接速度。

基本设备包括真空室，控制和电子束枪(见图3.44-3.46)。

典型的功率是30-175kV和50-1000mA。

电子束产生比激光束更高的能量密度。

如激光束焊一样，电子束焊通常采用“小孔”模式，它产生非常深非常窄的焊缝(见图3.49)。

在大多数应用中，熔深比宽度大得多，而且产生的热影响区非常窄。

例如，在真空条件下，0.5英寸(13mm)板材对接，焊缝宽度会小至0.003英寸(0.8mm)。

这与弧焊和气焊的焊接接头有着明显不同的焊缝区，主要是通过导热熔化得到熔透。

通过电磁偏转可以很容易地移动电子束。

在大多数情况下，偏转是用于调整电子束和接头之间的偏移，或用于产生圆，椭圆或其它形状。

偏转会修订作用于接头的平均能量密度，这会改变焊道的形状。

电子束焊接EBW

在线跟踪
扫描电子束熔炼
电子束扫描轨迹
电子束钎焊
非真空电子束焊接
电子束的焊接过程控制参数
真空度高压（加速电压）束流焊接速度焦点位置：活性区工作距离
电子束材料加工
电子束熔焊过程
EB 熔焊过程
电子束焊接焊缝深宽比高达 40/1,HAZ 窄不开坡口，无需填充金属铝合金焊接厚度可达400mm; 碳钢焊接厚度可达150mm; 几乎可焊接所有金属材料
电子束接头设计
电子束焊接
上海交通大学焊接研究所姚舜
电子束焊机系统
电子束焊机结构原理
电子束焊接原理
1.热阴极发射的电子在阳极－阴极间高压（60KV－150 KV）电场作用下，被加速至极高的速度（0.3-0.7倍光速），经电子透镜（静电透镜、聚焦透镜）汇聚成细束穿越真空室空间向工件以运动，高速电子冲击工件表面将动能转换成热能，加热工件。 2.参数
S——电子束功率 P=IS×UB U IS：电子束电流强度 UB：阴阳极之间加速电压 ——电子束燃烧点（活性斑点）直径（0.1mm至1mm） ——功率密度可达108W/cm2，当电子聚焦束的直径为0.1～0.2mm 时功率密度将＞106 W/cm2 ——电子束发生器内真空度约为10-8巴，在工作仓内可达10-7巴 ——在电子束与工件的结合处有X光线，必须采用铅玻璃或铅板屏蔽 ——焊缝为不开坡口的I型焊缝，通常不需要加填充材料 ——电子束的无惯性偏转将使熔化及结晶过程受到影响
对接接头搭接接头 T型接头角接接头
电子束接头形式
电子束焊接接头形式

焊接接头制备
电子束焊接应用
铝合金焊接
铝合金焊接
铝焊缝硬度HV0.3 HV0.3分布 HV0.3

特种焊接技术电子束焊

图1-12 电子束焊接的角接头 a）熔透焊缝 b）正常角接头 c）锁口自对中接头 d）锁底自对中接头e）双边锁底接头 f）双边锁底斜向熔透焊缝 g）双边锁底 h）卷边角
图1-13 电子束焊T形接头 a）熔透焊缝 b）单面焊 c）双面焊
图1-14 电子束焊搭接接头 a）熔透焊缝 b）单面角焊缝 c）双面角焊缝
复合式电子束加工设备的研制
俄罗斯研究了多功能电子束加工设备，既能实现电子束焊，也能实现钎焊、局部热处理或表面强化等功能
非真空电子束焊工艺英国焊接研究所采用非真空电子束焊焊接铜制核废料罐，德国阿亨焊接研究所也在开展大功率非真空电子束焊设备及工艺的研究美国波音公司正致力于将飞机制造生产线上的电子束、超声波、激光和实时照相检测等技术进行
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。
能力知识点2 电子束焊的特点及分类一、电子束焊的特点 1、优点功率密度高：Pmax=100kW, Pd= 106～108w/cm2 焊缝深宽比大：60:1, t=0.1～300mm
合金元素烧损少，能避免晶粒长大，使接头性能改善，焊缝抗蚀性好。
接缝或在焊缝区作有规律的周期性运动。偏转方向
和偏转量可通过改变偏转线圈中的电流方向及大小
来调节。
图1-7真空电子束焊设备的组成示意图 1-高压电源系统 2-控制系统
二、高压电源及控制系统
1．高压电源
高压电源为电子枪提供加速电压、控制电压和灯丝加热电流。 2．控制系统除了控制焊机的真空系统和焊接程序外，还可实时控制电子参数、工作台的运动轨迹和速度，实现电子束扫描和焊缝自动跟踪。
通道
凹度
增加
液面压凹
形成小孔和熔池的形貌与焊接工艺参数有关。

第五章高能密度焊方法与原理

发，材料表面蒸发走的原子的反作用力力图使液
态金属表面压凹。随着电子束功率密度的增加，金属蒸气量增多，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，液态金属的表面
张力和流体静压力是力图拉平液面的，在达到力
的平衡状态时，通道的发展才停止，并形成小孔。
激光器按激光工作物质的状态，激光器可分为固体激光器和气体激光器。激光器一般由激光工作物质、激励源、谐振腔、电源、控制和冷却系统、聚光
器(固体激光器特有)组成。用于焊接、切割等工
业加工的激光器主要是002气体激光器及钇铝石榴石(YAG)固体激光器。
5.2.2
激光焊机理
按激光器输出能量方式的不同，激光焊分为脉冲激光焊和连续激光焊
可见，形成深熔焊的主要原因是金属蒸气的反作用力。
它的增加与电子束的功率密度成正比。实验证明，电子束功率密度低于105W/cm2时，金属表面不产生大量蒸发
的现象，电子束的穿透能力很小。在大功率焊接中，电子
束的功率密度可达108W/cm2以上，足以获得很深的穿透效应和很大的深宽比。
但是，电子束在轰击路途上会与金属蒸气和二次发射
后的电磁透镜(聚焦线圈)会聚,得到很小的焦点(其功率密度可达104～109W· cm-2)，轰击置于真空或非真空中
的焊件时，电子的动能迅速转变为热能，熔化金属，实现
焊接过程。为了控制电子束的运动轨迹，聚焦线圈后面还设置一个偏转线圈。
2.电子束深熔焊机理
电子束焊时，在几十到几百千伏加速电压的作用下，
Ib、聚焦电流If 、焊接速度Vb及工作距离H。 (1)加速电压Ua 提高加速电压可增加焊缝的熔深，这是由于加速电压升高时，除了电子束功率增大使功率密度增大外，还由于

电子束焊接(EBW)

大型电子束焊接设备(EBW)真空抽气系统设计

电子束焊接

电子束焊

电子束焊EBW

电子束焊接工艺

影响电子束焊接质量的几个工艺因素

航空发动机制造的电子束焊接技术分析

电子束焊接技术在工业中的应用和发展

电子束焊接(EBW)

EBW-MGGE系列电子束焊机使用维护手册

电子束焊接(EBW)

电子束焊接

焊接方法代号范文

电子束焊接技术在核能工业中的应用前景

电子束焊接(EBW)

电子束焊接技术

电子束焊EBW介绍及优缺点

电子束焊接EBW

特种焊接技术电子束焊

第五章 高能密度焊方法与原理

第五章高能密度焊方法与原理