真空电子束焊机工作原理及典型故障分析
电子束焊接机的工作原理解析
电子束焊接机的工作原理解析电子束焊接机是一种高精度的焊接设备，广泛应用于航天航空、电子、汽车制造等领域。
它利用电子束照射在焊接材料上，通过高能电子束的热量使焊接材料熔化并形成焊缝。
在这篇文章中，我们将对电子束焊接机的工作原理进行详细解析。
1. 电子束的发射电子束焊接机使用高能电子束作为热源进行焊接。
电子束是通过电子枪发射出来的，电子枪采用了聚焦系统，能够将电子束聚焦到极小的直径。
在发射电子束之前，需要对电子束进行加速和聚束等处理，以获得高能、高密度的电子束。
2. 电子束的定位和控制在焊接过程中，需要将电子束准确地定位到焊接的位置。
电子束焊接机采用了精密的光学系统和控制系统来实现电子束的定位和控制。
光学系统通过透镜和光电元件等组件，控制电子束的位置和聚焦。
控制系统则负责调节电子束的加速度、电流和焦点位置，以实现高精度的焊接操作。
3. 焊接区域的真空环境电子束焊接机需要在真空环境中进行焊接。
真空环境的创建是为了防止电子束在空气中与气体分子碰撞，从而保证电子束的稳定性和焦点的聚焦性。
在焊接区域建立真空需要使用专门的真空系统，包括真空室、真空泵和气体净化装置等。
4. 焊接材料的熔化和冷却电子束焊接机利用高能电子束的热量使焊接材料熔化，并在熔化的状态下形成焊缝。
电子束的高能量和高密度使得焊接速度快、深度大，并且能够实现焊接接头的高质量。
焊接完成后，焊接材料会迅速冷却固化，形成坚固的焊缝。
5. 焊接过程的监测和控制在焊接过程中，电子束焊接机通过光电元件、温度传感器、位移传感器等监测设备，不断对焊接参数进行实时监控。
通过这些数据，控制系统可以调节电子束的功率、焦点位置和焊接速度等参数，以获得稳定的焊接质量。
总结：电子束焊接机以其高精度、高效率和高质量的焊接特性，在各个领域得到了广泛应用。
它的工作原理基于高能电子束的热能作用，通过电子束的发射、定位和控制，焊接区域的真空环境，焊接材料的熔化和冷却，以及焊接过程的监测和控制等关键步骤，实现了精确、快速和高质量的焊接操作。
电子束焊基本原理
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。
图：电子束钎焊这种经过电子枪产生，并由高压加速和电子光学系统汇聚成的功率密度很高的电子束撞击到工件表面，电子的动能转换为热能，使金属迅电子束焊自诞生以来，备受各国青睐主要优势以及现阶段亟待提高的地方：1、几乎可以焊接各种金属，如黑色金属、有色金属、活性金属及其合金，因为电子束功率高达105-107W/cm²，比电弧焊高1000倍以上，所以可以方便的焊接耐熔材料，如钨、钼等。
2、焊缝熔区即深又窄，深宽比可达50：1，焊件变形可忽略不计，很多精密零件焊后仍然保持精度，并不需要再次精加工，比常规焊接方法可节省大量工时。
对于无法整体加工的零件可以采用两件甚至三件后采用此法来进行焊接起来，这样对于原加工工艺可以减少难度，省时、省料甚至可使零件的结构变的更加合理。
3、电子束不仅能量密度高而且可精确调整，被焊零件的厚度可薄至0.05mm,厚至300mm（钢）如果要是铝可达到550mm，最主要的是不用开坡口一次就焊透。
4、因为焊接在真空中进行，可以避免空气中的氢和氧对焊缝的影响，可高质量的完成对较活性的材料焊接，如钼、铀、钛等。
5、对于两种物理性质差别很大的材料也可焊接，比如非常薄的铜片与非常厚的钢制零件焊接到一起。
6、因为电子束的能量非常高，拿0.8mm钢板来说，焊接速度可达200mm/s，如果要焊接200mm厚的锰钢，焊速也可达300mm/min，这是常规焊接方法可望而不可即的。
7、正是由于焊速快，温度高，所以焊接熔区非常小，这就决定了输入能量比常规焊接小得多，因此热影响区就很小，这对材料本身性能影响就小，这对各类敏感器探头的封装是非常有利的。
8、由于电子束的能量可以非常精确的控制，这样，采用同样工艺焊接的产品，前后各零件的尺寸差别是非常小的，这也是常规焊接无法企及的。
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量密度焊接方法，它利用电子束在工件表面产生热量，完成焊接过程。
电子束焊具有独特的优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
本文将就电子束焊的工作原理、特点及应用进行详细介绍。
首先，电子束焊的工作原理是利用电子束的高速运动和高能量来加热工件表面，使其瞬间熔化并完成焊接。
电子束焊设备主要由电子枪、焊接室、工件定位系统和真空系统组成。
电子枪产生的电子束经过聚焦系统聚焦成一束细小的电子束，然后通过控制系统对工件表面进行扫描，产生热量完成焊接。
电子束焊的焊接过程在真空环境中进行，可以有效防止氧化和污染，保证焊接质量。
其次，电子束焊具有许多独特的特点。
首先，电子束焊能量密度高，焊接速度快，热影响区小，变形小，适用于焊接高熔点金属和薄壁结构。
其次，电子束焊操作简单，焊缝质量高，无需填充材料，焊接接头美观，无气孔、夹渣等缺陷。
再次，电子束焊可实现自动化、数字化控制，适用于大规模生产。
最后，电子束焊环境友好，无污染、无废气排放，符合环保要求。
最后，电子束焊在航空航天、汽车制造、电子设备等领域有广泛应用。
在航空航天领域，电子束焊用于焊接发动机零部件、燃气轮机叶片、航空航天材料等，保证了航空航天产品的高可靠性和安全性。
在汽车制造领域，电子束焊用于焊接汽车发动机、变速箱、底盘等零部件，提高了汽车产品的质量和性能。
在电子设备领域，电子束焊用于焊接电子元件、电子线路板等，保证了电子设备的工作稳定性和可靠性。
综上所述，电子束焊是一种高能量密度焊接方法，具有独特的优点，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
随着科技的发展，电子束焊技术将会得到更广泛的应用和进一步的发展。
真空电子束深熔透焊接原理浅析
真空电子束深熔透焊接原理浅析舒学芳 张从平 杨 冬(东方汽轮机厂制造技术处,四川618201)摘要:分析了真空电子束深熔透焊接机理,在电子束焊接能量分配传热模型的基础上,阐明了深熔透焊接的熔池流动行为和熔质密度分布情况,为燃气轮机压气机静叶环真空电子束焊接试验和实际生产提供了强有力的理论依据。
关键词:真空电子束;深熔透焊接;原理中图分类号:T G439.3 文献标识码:AThe Brief Analysis of t he Principle for VacuumElect ron Beam Deep Penet ration WeldingShu Xunfang,Zhang CongPing,Yang DongAbstract:The mechanism of vacuum electron beam deep penetration welding has been analyzed,meanwhile on the basis of heat transmission mould for the electron beam welding energy distribution,the molten pool flow2 ing action and the solute density distribution situation of deep penetration welding have been explained to provide the forcef ully theoretic foundation for vacuum electron beam welding experiment of fixed blade ring in the gas turbine compressor and its actual production.K ey w ords:vacuum electron beam;deep penetration welding;principle1 引言随着现代科学技术的飞速发展,电子束焊接技术的应用范围不断扩大。
电子束焊接的工作原理及特点
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟电子束焊接的工作原理及特点电子束焊接的工作原理是:在真空条件下。
从电子枪中发射的电子束在高电压(通常为20～300kV)加速下,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,焊区的局部温度可以骤升到6000℃以上。
使工件材料局部熔化实现焊接。
电子束焊接特点为:①加热功率密度大。
电子束功率为束流及其加速电压的乘积,电子束功率可从几十kW 到一百kW 以上。
电子束束斑(或称焦点)的功率可达106～108W/cm2,比电弧功率密度约高100～1000 倍。
由于电子束功率密度大、加热集中、热效率高、形成相同焊缝接头需要的热输入量小,因此适宜于难熔金属及热敏感性强的金属材料的焊接。
而且焊后变形小,可对精加工后的零件进行焊接。
②焊缝熔深熔宽比(即深宽比)大。
普通电弧焊的熔深熔宽比很难超过2。
而电子束焊接的比值可高达20 以上,因此电子束焊可以利用大功率电子束对大厚度钢板进行不开坡口的单面焊。
从而大大提高了厚板焊接的技术经济指标。
目前电子束单面焊接的最大钢板厚度超过了100 mm,而对铝合金的电子束焊,最大厚度已超过300mm。
③熔池周围气氛纯度高。
因电子束焊接是在真空度为10-2～10-4Pa 的真空环境中进行的。
残余气体中所存在的氧和氮量要比纯度为99.99%的氩气还要少几百倍左右,因此电子束焊不存在焊缝金属的氧化污染问题。
因此特别适宜焊接化学活泼性强、纯度高和在熔化温度下极易被大气污染(发生氧化)的金属。
如铝、钛、锆、钼、高强度钢、高合金钢以及不锈钢等。
这种焊接方法还适用于高熔点金属,可进行钨钨焊接。
电子束焊机常见故障分析
电子束焊机常见故障分析引言如今，电子束焊机作为特种设备焊接，国内生产和从国外进口的设备大概有一百多台，但真正作为维修的参考书却寥寥无几。
进口设备维修完全靠自主摸索，没有样本可以照搬，并且等待维修的时间长、成本和费用相当大，动且几十万的维修成本，以下为本人多年来的维修设备的几点经验之谈，仅为参考。
一、气压不足故障：电子束焊机启动和工作靠几个关键的气阀控制，一般要求在4.5以上，当达不到所要求的气压时，设备不能够正常的启动，出现报警：显示气压不足。
特别是在设备运行过程中，出现压力不足，气阀会自动关闭，可能会使正在运行的设备突然停止，损坏设备。
解决：增加一个小型空气压力机，调节安全阀到最小值（大于6个气压），当机床上所需气压小于6个气压时，空气压力机会自动启动，弥补气压不足。
二、冷却系统故障：当启动设备时要求冷却水温度过低（一般13度至26度），电子束焊机不能正常启动；温度过高，系统会自动锁住（报警提示：水的温度过高），停止工作。
解决方法：在安装设备的房内安放一台空调，启动设备前或是设备运行中，设备空调在自动档，一直恒温在25度至28度之间，保证设备正常工作。
三、焊接真空室真空度故障：电子束焊机真空泵（扩散泵和两个机械泵）长久抽，都不能够达到下束所要求的真空度要求，高压更不能够加压，系统自动保护禁止下束，不能够焊接。
解决方法：①查看进气阀是否漏气。
卸下进气阀，检查密封圈是否破损或是密封圈因其他原因不能密封，更换密封圈；②查看焊接室门部分密封是否完好，密封圈有无破损。
用细纱布清扫、擦拭门部分，同时，更换一个新的密封圈；③查看焊接室焊渣是否清洗干净，有无遗留在焊接室密封处。
用吸尘器（用功率大一点的吸尘器）清扫焊接的各个部分，保证不能遗留一点焊渣在密封圈处；④检查真空焊接泵是否正常运行，油位是否在最低下以下。
应该加油保证油量充足，若发现油色浑浊或是黑色应更换新的油，并且放掉过网中的废油；⑤检查潘宁规是否损伤或是灰尘太多需要清洗。
电子束焊接机的设备结构和工作原理分析
电子束焊接机的设备结构和工作原理分析电子束焊接机是一种高精度焊接设备，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子工业和船舶建造等领域。
它采用电子束作为焊接能源，通过高速电子的聚集、加热和熔化金属，实现工件的精确焊接。
本文将详细分析电子束焊接机的设备结构和工作原理。
一、设备结构：1. 电子束发生器：电子束发生器是电子束焊接机的核心部件，负责产生高能电子束。
通常由电子枪、电子源和加速管组成。
电子枪通过准直系统控制电子束的直径和方向，电子源提供高电压和电流，加速管将电子束加速到所需速度。
2. 工件和夹具：工件是需要焊接的零部件，夹具用于固定和定位工件。
在电子束焊接过程中，工件必须精确定位和稳定固定，以确保焊接质量。
3. 触发和控制系统：触发和控制系统用于控制电子束焊接机的动作和参数。
包括焊缝形状、焊接速度、焊接时间和电子束功率等参数的设定和调整。
4. 抽真空系统：由于电子束是在真空环境中产生和传输的，所以抽真空系统是电子束焊接机的重要组成部分。
它能够将焊接室中的气体和杂质抽出，保证焊接过程的稳定性和质量。
5. 辅助设备：电子束焊接机通常还配备了一些辅助设备，如冷却系统、传感器和数据采集系统。
冷却系统用于保持电子束发生器和焊接室的温度稳定；传感器用于监测焊接过程中的温度、电流和电压等参数；数据采集系统用于记录和分析焊接过程的数据，以便进行质量控制和优化。
二、工作原理：电子束焊接机的工作原理基于电热效应和材料熔融。
在焊接过程中，电子束的高能量会使工件表面的金属迅速加热，从而达到熔化的温度。
熔化的金属会迅速流动并填充焊缝，形成一个均匀的焊接接头。
1. 电子束的生成：电子束通过电子发生器产生。
首先，电子源提供高电压和电流，然后通过电子枪产生的电场加速和聚焦电子。
电子束经过准直系统控制直径和方向，将高速电子束聚焦到焊接区域。
2. 焊接过程：在焊接过程中，电子束与工件表面相互作用。
电子束的高能量会将金属表面迅速加热至熔点以上，使其熔化。
《电子束焊》PPT课件
1)设备比较复杂，价格昂贵。
精选PPT
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第一节 电子束焊概述
2)电子束焊接时，焊件的尺寸常受到真空室尺寸的限制。 3)焊前对焊件的加工、装配要求比较严格，准备工作比较仔细。 4)电子束容易受杂散的电磁场的干扰，影响焊接质量。 5)电子束焊接过程中，将产生X射线，需要严加防护，以保证操作人 员的健康和安全。
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第四节 常用材料的电子束焊
பைடு நூலகம்
五、钛及钛合金的电子束焊
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)为防止焊缝金属晶粒长大，应选用高电压、小束流的焊接参数进行
焊接。
5)对于高温条件下使用的钛合金焊件，其工艺流程是：退焊接固熔处
精选PPT
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第一节 电子束焊概述
(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。 (9)可焊接材料多 不仅能焊接金属和异种金属材料的接头，还能焊 接非金属材料，如陶瓷、石英玻璃等。 (10)自动化程度高 电子束焊焊接参数容易实现机械化、自动化控制， 在焊接过程中，重复性、再现性好，确保产品质量的稳定性。
6焊缝性能好电子束焊时高温作用时间短合金元素烧损少能避免焊接接头晶粒长大使焊接接头力学性能好焊缝抗腐蚀性能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第一节第一节电子束焊概述电子束焊概述精选ppt8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
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。
电子束焊接机工作原理
电子束焊接机工作原理电子束焊接机是一种利用电子束进行高精度焊接的设备。
它采用了先进的技术，可以在高真空环境下实现金属焊接。
本文将详细介绍电子束焊接机的工作原理。
一、电子束发射电子束焊接机的关键部件是电子束发射器。
该发射器由阴极、阳极和注入电子束的电子枪组成。
首先，电子枪加热阴极，使其发射出大量的自由电子。
这些自由电子会被加速器加速，形成高速电子束。
二、电子束成形在发射后，电子束会通过一系列的磁场进行聚焦和定向。
这些磁场可以通过磁铁或电磁线圈来产生，它们会将电子束限制在一个精确的焊接区域内。
通过调整磁场的大小和方向，可以实现对电子束的精确控制。
三、工件加热和熔化当电子束聚焦在工件上时，它会通过碰撞提高工件的温度。
电子束中的高速电子与工件中的原子发生碰撞，将其动能转化为热能。
随着电子束的加热作用，工件逐渐达到熔点并开始熔化。
四、焊缝形成在工件熔化后，通过控制电子束的移动速度和焦点位置，可以实现对焊缝的形成和控制。
电子束的高能量和高聚焦度使得焊接速度和焊缝质量得到了极大的提高。
与传统焊接方法相比，电子束焊接技术具有更高的精度和效率。
五、焊接完成当焊接完成后，电子束会停止发射，工件冷却并形成完整的焊接接头。
这时，焊接机可以将工件从焊接区域中移除。
总结：电子束焊接机工作原理主要包括电子束的发射、成形、工件加热和熔化、焊缝形成以及焊接完成等步骤。
通过精确控制电子束的聚焦和移动，电子束焊接机可以实现高精度和高效率的焊接。
这种焊接技术在航空航天、汽车制造和电子设备制造等领域有着广泛的应用前景。
电子束焊接的加热原理
电子束焊接的加热原理
电子束焊接是一种利用电子束对工件进行加热的焊接方法。
其加热原理如下：
1. 电子束生成：通过加热一个钨丝或其他材料，产生高温下的热电子，这些热电子经过加速装置加速，并通过聚焦系统形成高度聚焦的电子束。
2. 电子束与工件的作用：电子束以高速飞跃形式击中工件表面，穿透工件表面附着层，与工件表面发生碰撞，产生大量的电子与原子之间的相互作用。
在碰撞过程中，电子的动能会转化为热能，从而使工件表面产生加热。
3. 热传导：高温的电子束与工件表面发生碰撞后，热量会迅速传递到工件内部。
热量在工件内部的传导过程会导致工件内部温度的升高，从而实现对工件的加热。
通过以上三个步骤，电子束焊接实现了对工件的加热。
该方法可以提供高能量密度的加热，使焊接部位迅速达到高温，从而实现焊接。
同时，由于电子束的聚焦性好，使得焊接过程可以精确控制，从而得到高质量的焊接接头。
电子束焊的工作原理
电子束焊的工作原理
电子束焊是利用高速电子束的冲击力和热能将金属材料加热至熔点，达到焊接效果的一种焊接技术。
其工作原理如下：
1.电子束产生：在电子束焊设备中，通过电子枪或加速器向钨丝施加高压电流，使其产生极高的热能。
热能会使钨丝进入高温状态，并释放出大量的自由电子。
2.电子束聚焦：利用磁铁或电磁场将自由电子束聚焦为一束高速电子流，从而形成电子束。
3.电子束加速：通过加速器施加电场，将电子束加速至一定的速度。
速度越高，电子束的穿透力和热能也越强。
4.电子束照射：将加速后的电子束照射到需要焊接的金属材料上。
由于电子束的高速冲击力和热能，金属材料的表层会被加热至熔点。
5.金属熔化和焊接：由于金属材料表层被高速电子束加热至熔点，金属原子开始进入高度活跃的状态。
金属原子在熔化状态下，会发生相互扩散和融合，从而实现焊接的效果。
6.焊接完成：电子束焊接完成后，焊接区域会快速冷却，形成牢固的焊缝。
电子束焊技术由于其高能量、高速度和高密度的特点，具有焊
接速度快、熔深浅可控、焊缝质量好等优点。
它在航天航空、汽车工业、电子工业等领域有着广泛的应用。
真空电子束焊机典型故障的排除
Ｉ
输 出， 参照相关界面使换刀动作按顺序完成 ， 但前提条件是机床 参考点保持建立 。 如果是某把刀具数据丢失可进入相关界面重 新输入 ，但是如果是 刀具 系统混乱 只能清除 Ｐ Ｃ Ｌ ２和用户程序
亦必须选择 １系列。 ３
２ 装 ． 安
响工件定位精度 ， 而且 随着企业发展 ， 加工产品不断更新 ， 对机 床要求 日益提高。 为此决定添加第 四轴（ 旋转工作 台）提高机床 ，
加工能力和产 品加工精度 。 １ ． 准备工作
（） １硬件 连接
根据检查结果和产品加工要求 ，选择 Ｔ Ｒ Ｃ １０ Ｖ Ｎ 一 ７ 旋转工作 台 （ 台湾谭兴精 工企业有 限公司生产 ） ，其他 主要硬件包括 ：
状态 （Ｗ２ 、７ ２ ， Ｗ１ 、５ １ ） Ｉ ６ ２ 、８ Ｑ ４ １ 、６ 和相 应接 近开关状 态是否 吻
Ｔ １０ 在两大突 出的问题 ：①刀库管理复杂和换刀故障多 ； Ｃ ００存 ② 系统的数据容易混乱 ， 导致系统稳定性差经常需要重装系统。 因此要做好机床数据的备份 ， 最好配备西门子编程器 （ Ｇ） Ｐ 以保 证机床的正常工作 ， 减少故障停机时间。 Ｗ０ ．５ １ ７ —６ ０
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真 空电子束 焊机典型故 障的排 除
王
摘要 关键词
斌 何 金梅
介绍 了真 空电子束焊机 的Ｘ 作原理和典型故障的排 除。 － 真空 电子束焊机
Ｔ ４ ９３ Ｇ ３．
故障
排除
Ｂ
中图 分 类 号
文献 标 识 码
电子束焊接缺陷研究
电子束焊接缺陷研究电子束焊接是一种高能束流焊接技术，利用电子束对焊接材料进行加热，通过材料熔化和冷却形成焊接接头。
这种焊接方式具有高能量、高效率、低热影响区等优点，广泛应用于航空航天、能源、电子等领域。
然而，电子束焊接也存在一些缺陷，包括焊缝质量差、开裂、气孔等问题。
首先，电子束焊接焊缝质量差是其常见的缺陷之一、焊缝质量差可能表现为焊缝断面不平整、焊缝凹凸不平、焊缝宽度不一致等。
这主要是由于电子束聚焦不精确或焊接速度过快导致的。
为了解决这一问题，可以通过优化电子束聚焦系统、控制焊接速度和功率等方法来提高焊缝质量。
其次，电子束焊接容易产生开裂缺陷。
开裂缺陷主要为热裂纹和冷裂纹。
热裂纹主要是由于焊接过程中产生的焊接残余应力和热影响区的组织结构不均匀所引起的。
冷裂纹则是由于焊接后的残余应力和脆性组织的存在导致的。
为了减少开裂缺陷，可以采用预热、焊缝设计和应力消除等措施来降低残余应力，以及选择合适的焊接参数和材料来改善组织结构。
此外，电子束焊接还容易产生气孔缺陷。
气孔是指焊缝中存在的气体孔洞，会降低焊缝的强度和密封性。
气孔缺陷主要是由于焊接过程中杂质和挥发物质引起的，如油脂、水分、氧化物等。
为了减少气孔缺陷，可以采取预处理、提高环境干燥度、提高材料的纯度等方法来减少杂质的含量。
此外，电子束焊接还可能存在其他一些缺陷，如退火区、残余应力和变形等。
退火区是指焊缝周围的热影响区，在高温下会导致材料的组织结构发生改变，降低了焊接接头的强度。
残余应力和变形是由于焊接过程中产生的热应力和组织结构的改变所引起的。
为了减少这些缺陷，可以采用合适的焊接参数和工艺，以及采用热处理和调整焊接结构等方法来改善焊接接头的性能。
综上所述，电子束焊接存在一些缺陷，如焊缝质量差、开裂和气孔等问题。
解决这些缺陷需要科学的焊接参数和工艺设计，以及合适的材料和结构选择。
通过充分研究电子束焊接缺陷及其机理，可以为电子束焊接技术的进一步发展和应用提供指导。
真空电子束焊机典型故障的分析与处理
真空电子束焊机典型故障的分析与处理摘要：真空电子束焊机在工业生产中被广泛应用，但是可能会出现多种故障情况，影响设备的正常工作和性能。
本文主要从设备组成部分、故障现象和解决方案等方面分析真空电子束焊机的典型故障，并提出一些解决方法和改进建议。
关键词：电子束焊机；工作原理；故障分析引言真空电子束焊机是一种高精度、高效率的焊接设备，其使用范围从航空航天到汽车制造等行业广泛应用。
然而，在使用过程中可能会出现各种故障，如焊缝不良、电源故障、电子束不能聚焦等。
这些故障将会直接影响设备的工作效率和焊接质量，因此对真空电子束焊机的故障进行研究和解决，具有重要意义。
一、真空电子束焊机工作原理真空电子束焊机是利用真空条件下电子束加热焊接材料的一种焊接设备。
它通过加速器将电子加速到极高速度后，通过真空管道将电子束定向照射到焊接部位，使得焊接部位迅速升温并融合。
其工作原理如下：通过电子枪，高电压电源向钨丝发射电子，利用电子的高能量进行聚束，形成电子束。
在电子束焊机焊接过程中，必须保持严格的真空环境以避免电子束与空气中的氧气等分子相互作用而导致能量的损失。
将工件放置在电子束的焦点位置，利用电子束的高能量将工件加热至熔点，并使工件表面融合，形成均匀的焊缝。
二、真空电子束焊机的焊接特点如下：（一）高能量密度高能量密度是真空电子束焊机的一大特点。
电子束照射至焊接部位，其能量密度远高于其他焊接工艺，可达到10^9W/cm2以上，可以焊接材料的表面和内部，同时焊点的深度和宽度可以通过调整电子束的能量和焦点尺寸来控制。
电子束同时还可以通过电流、脉冲和重复频率的改变来控制焊接过程，因此可以满足不同材料和焊接条件的要求，从而实现高精度、高质量的焊接。
（二）高焊接质量真空电子束焊接产生的焊缝外观光洁度高，熔合区无明显气孔、裂纹等缺陷，使得焊接质量得到提升，焊接接头的强度和韧性等力学性能要好于其他的焊接工艺，可满足高强度、高要求的焊接应用。
电子束焊机
电子束焊机电子束焊机的工作原理和应用电子束焊机是一种非常先进的焊接设备，主要利用电子束的热能进行焊接操作。
电子束焊机具有独特的技术特点和广泛的应用领域，成为现代焊接工业中不可或缺的重要工具。
本文将详细介绍电子束焊机的工作原理和应用。
首先，我们来了解电子束焊机的基本构成和工作原理。
电子束焊机主要由电子枪、注入系统、真空系统和电源系统等几大部分组成。
其中，电子枪是电子束发射的关键部件，通过电枪发射出的高速电子束，在零度以上的真空环境中，通过聚焦电磁场将电子束聚焦到极小的面积，形成极高的能焦点功率密度，从而产生高温热源。
注入系统则是为了使焊接材料中的气体和杂质得到有效的排除。
真空系统则起到了排除氧气等气体以及保持良好的焊接环境的作用。
电源系统是整个设备的电能供给系统，为电子枪提供高压电场。
电子束焊机的工作原理基于电磁学、热传导和真空技术。
当电子束射入材料表面时，电子束与材料原子的相互作用导致能量转化，电子束的能量转移到材料中，使焊接区域受热，并在短时间内达到高温。
在高温下，焊接材料表面的金属开始熔化，并通过传导热量使邻近的金属达到熔点，形成一定深度的熔池。
熔池冷却后固化，从而完成焊接过程。
电子束焊机广泛应用于航空航天、汽车制造、电子制造、核工程等领域。
首先，在航空航天领域，电子束焊机能够焊接高合金钢、钛合金等特殊材料，确保焊缝牢固，能够承受高温和高压环境。
其次，在汽车制造业中，电子束焊机能够实现对汽车零部件的高质量焊接，提高汽车的结构强度和安全性能。
此外，电子束焊机还可以用于电子制造业，例如焊接电子器件和元器件。
使用电子束焊机进行焊接可以减少金属变形和热影响区域，提高焊接质量和工作效率。
最后，在核工程领域，电子束焊机可以焊接核反应堆和核电厂的关键元件，确保核设施的安全和可靠。
总之，电子束焊机是一种高效、精密的焊接设备，其工作原理基于电磁学、热传导和真空技术。
电子束焊机在航空航天、汽车制造、电子制造、核工程等领域有着广泛的应用。
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特点 。运动方 式有手动控制和 自动控制两种 ，方便操作者使 用 。当运动 系统出现故 障时通常在 电脑 屏幕上有 相应 的报 警 ，但驱动器也有指示灯提示相关的原因，其含义见表 １ 。
表１
符号 Ｓ Ｖ 意义 零速指令 提示颜色 符号 绿色 Ｄ１ 意义 电缆故障
测 速机
提示颜 色 红色
翻转阀又突 然 自动关闭 ，如不处理 又可 自动打开恢复 正常
运行 。有一次甚 至故障发生 在焊接过 程 中，造 成加工件 报
废 。经初步观察故障发生时翻转阀确实接到 了来 自Ｐ Ｃ Ｌ 的关 闭信号 ，由于故障发生 时间及周期不 确定 ，在排除故 障过
程 中使用 了ＳＥ Ｎ 公司 的编程器 ，将其 连接在Ｓ 型可编 ＩＭＥ Ｓ ５
３ 真空 系统 ．
５ ．数控系统 采用德 国Ｉ Ｍ公 司研 制 的Ｅ Ｃ Ｎ 制系 统 （ Ｇ ＢＯ 控 工业 控制
电子束焊机 的真空系统如图３ 所示 。分别 由电子枪真空
系统 和焊接室真空 系统两部分组成 。电子枪 真空 系统 由机 械泵和蜗轮分子泵构成 ，在抽真空时 ，机械泵先开始工作 ，
表 厅 Ｐ ｃ 作 正 常 ；Ｕ Ｅ ５ ＣＣ Ｎ Ｒ Ｌ ÷Ｌ 工 Ｓ Ｒ ：Ｎ ０ Ｔ ０ 表示 Ｎ 系 统 工作 Ｃ
正 常 ；Ｕ Ｅ ４ Ｈ Ｕ ＡＵ Ｔ Ｓ Ｒ ：Ｖ Ｅ Ｂ ＳＦ Ｌ 表示 Ｖ Ｅ Ｈ 总线 错误 故 障 ；
Ｕ Ｅ ３ Ｎ Ｎ Ｏ Ｔ Ｏ 表示Ｎ 控制启 动 ；Ｕ Ｅ ２ Ｄ Ｙ Ｓ Ｒ ：Ｏ Ｃ Ｃ Ｎ Ｒ Ｌ Ｃ ＳＲ ： Ｒ
４ 坐 标 运 动 系统 ．
路 正常 的情况 下更换一个新 的 电阻通 电试运行 ，在初 次加 压 时从 一０ Ｖ ３ ｋ 开始逐 步缓 慢地将 电压 升高 到一 ５ ｋ １ ０Ｖ。经过 这一系列的工作 和调试 ，高压 电源可正常工作。 ２ 扩散泵温度传感器故障 ．
共有 四个坐标 ：Ｘ、Ｙ、Ａ、Ｂ ，都是使用半 闭环作 位 轴 置反馈 ，驱动器均使用德 国进 口的Ｄ ８ ８ Ｘ ０ 型直流驱动器 ，电 机采用 的是ＳＥ Ｎ 直流电机 ，具有响应 快和运动惯量小的 ＩＭＥ Ｓ
压 （ 栅极 电压） 。通过调整栅极 电压 的大 小来 控制 电子束 流 的大 小 ，栅 极 电压 越 小 束 流 越 大 ，栅 极 电压 正 常值 为
…
图２ 高 压 电源
２０ ０ ２ ０ ０ ０ Ｖ，对应束流为０ ０ ｍ ～１０ Ａ。电子经加速后 ，再
灯丝电源主要用 于加热灯丝 。此 电源为直流 电源 ，电 压 为 ０～９ Ｖ可 调 ，电 流 为 ０～ ４ ２ Ａ可 调 。 偏 压 电 源 是 以
真 空 电子 束 焊 接 机 是 中航 工 业 沈 阳黎 明 航 空 发 动 机 （ 集
团）有限责任公司从德 国Ｉ Ｍ公司引进 的一种用 于真空焊接 Ｇ 加工 的特 种设备 ，担负着公 司科研生产 的关 键任务 。它 主 要 由真空 系统 、高 压 电源 、电子枪 、真 空室 、坐标 运动 系 统 、数控 系统及逻 辑控制 系统等组成 ，由于 其结构 复杂涉 及到多种 学科 的知识 ，因此要 求维修人 员要 有较强 的综合
ＤＯ
电流 限制
同步 电流 限制 准备就绪
黄色 黄色
绿色
Ｄ ６ Ｄ ７
电源温度
电源温 度 报警
红色 黄色
发 现是 由于扩 散泵温 度传感 器接 触不 良误发 温度 低信 号 ， 造成控制系统将 翻转 阀关 闭，更换此传感器后 此故 障排除。
３电子束 焊接 时电子束抖动问题 的解决 ．
Ｒ Ｎ
Ｒ Ｐ Ｒ Ｓ Ｅ Ｆ
负 向锁定
正 向锁定 锁紧 超程解除
绿色
绿色 绿色 绿色
Ｄ ２
Ｄ３ Ｄ ４ Ｄ ５
接地故 障
欠压 负载太大 过压
红色
红色 红色 红色
程控制 器上 ，在 梯形图上检 查翻转 阀控 制信号 条件 ，最 终
Ｉａ ｓｔ ｔ Ｉｙ ｄｎ
可 以运行 ，说 明伺 服驱动器 和伺 服电机正常 。（ 按 自动控 ２ ）
制 原 理 和 比照 数 控 机 床 的 工 作 状 态 应 该 产 生 “ 随 误 差 ” 跟
异 常 ，说明 问题仍 出在工件 或夹具上 。仔 细检查这 两部分
与平 时 的状态相 对 比，发现 零件上缠 了许 多高温胶 布 （ 为 了防止零件被灼伤） ，根据电子束的工作原理 ，当其通路上 遇 到其 他磁场 时会 产生抖动 甚至偏移 的现象 ，由于该 胶布 是第一 次用于 电子束焊加工 ，虽然事 先经过 磁力仪 检查剩
初 步 怀 疑 高 压 电 源 箱 内部 有 电 气 元 件 损 坏 ，将 高 压 油 箱 打 开 后 检 查 发 现 升 压 电路 中有 一 个 电 阻 烧 坏 ， 在 检 查 其 他 电
真空 和高真空两个 系统 。其 中低 真空系统 由机械泵 和罗茨
泵组成 ，高真空系统 由机械泵 、罗 茨泵和扩散 泵组成 。正
当电子枪 及管路 中的真空度达 到２×ｌ－ ａ时 ，涡轮 分子 Ｏ： ｒ Ｍｂ 泵开始工 作 ，当电子枪 的真空度 达到４Ｘ１－ ｂｒ 电子枪 ０４ ａ时 Ｍ
隔离 阀 可 以打 开 。
机） ，当Ｅ Ｃ Ｎ出现报 警时 ，由于屏幕上不 显示报警信息 ， ＢＯ
此时可根 据Ｅ Ｃ Ｎ系统 的Ｖ Ｐ ＢＯ Ｃ Ｕ板上 的Ｕ Ｅ Ｓ Ｒ灯的指示 状态 判 断故 障原 因。 当Ｕ Ｅ ７ “ Ｎ”状 态时 ，Ｕ Ｅ ６ Ｌ Ｏ Ｔ Ｏ ＳＲ 为 Ｏ Ｓ Ｒ ：Ｐ ＣＣ Ｎ Ｒ Ｌ
中科 院阳算工 自化业专 国学沈计所业动事 部栏
文章 编 号 ：１７— ７ （０ ５ ０ ６－ ３ ６ ０ ２ １）０— ０ ５ ０ １ １ １ １
＿ 投
麓
真 空 电子束焊机 工作原理及典型故 障分 析
胡 志 阳 ，柏 松 ，霍 淑 兰
ｆ． 工 业 沈 阳黎 明 航 空 发 动 机 （ 团） 有 限 责任 公 司 ，辽 宁 １ 中航 集 沈 阳 １ ０ ４ ； １０ ３
压 ，其 原 理 如 图２ 示 。 所
电子枪的工作 原理是源 于 阴极 射线管 的控制 原理 ，其 结 构如 图１ 示 。在 真空条 件下 ，当灯 丝 被加 热到２５ ０ １ 所 ０ Ｙ 时，灯 丝周围产生 大量 的 自由电子 。在灯丝上加 一 ５ ｋ １ ０Ｖ的
高压 （ 加速 电压），在灯丝下 部 的偏 压规 上加一 ０ Ｖ的电 １５０
查 工件 的剩磁 ，也在正 常值 范 围内 ；检查 工件及 夹具接地 电阻均正常 ，排 除 了后两项 原 因。以上 的检 查和试 验虽然
行 分解检查 ，可清楚 地看见 在枪 室壳 体 的绝 缘壁上 有大 片 放 电痕迹 ，用 细砂纸 打磨去 除痕迹 ，用酒精 清洗壳 体及 内 部其 他部件 ，使 电子枪 内保 持洁净无 尘 ，重 新安装 电子枪
常工 作 时 ，低真 空 回路先 运 行 ，同 时高 真 空 回路进 行 准 备一 扩散 泵开始加 热 ，它 的前级机 械泵和 罗茨泵 同时工
作 ，当焊接 室 的真 空度到达 ２×ｌ－ ａ，并 且扩散泵 油温 Ｏ Ｍｂｒ ２
到 达设定值 时 ，低真空 回路关闭并停 止工作 ，扩 散泵 上端
的翻转阀打开 ，高真空 回路 开始工作 ，当真 空度到达６７× ． １－ ａ时，机床就可以进行正常的焊接工作 。 ０ Ｍｂｒ ４
根据故 障现象和 电子 束产生 的条件判 断 ，可能 的故 障
６ ６
中国设备 工程 Ｉ ０ ５ ２１年ｏ月 １
中（） １电子枪偏压 杯或 阳极 脏污 ；（）２ ２５ 件或 夹具有 剩 １
磁 ；ｆ）２ 或 夹 具 接 地 不 良。 ３３件 ￣
正常情况下 ，当焊接室的低真空度及扩散泵油温度均 抵 达设 定值后 ，就可 以进行 高低真空 回路 的切 换 。此时翻 转 阀动作 ，将扩 散泵管路接 通 ，进入抽 高真 空阶段 。翻转
阀是 由汽缸来推 动的 ，汽缸 活塞 向前 或 向后运 动分别 由两 个 电磁 阀来控 制 。现 在 的故障 现象是 ：进入 抽 高真 空后 ，
２中国科学 院沈 阳计算技术研究所有限公 司 ，辽宁 ．
沈阳
１Ｏ ６ ） １８ ｌ
摘
要 ：以德 国Ｉ Ｍ公司生产的真空电子束 焊机 为例 ，介绍 了真空 电子束焊机的工作原理。通过利用该 系 Ｇ
统的报警信息 、控制系统 的状态诊断和Ｐ ｃ ５ Ｌ ｓ 的在线诊断等方法 ，对 此类设备 在生产中出现的典型故障进
Ｒ Ｎ 空运行 方 式 ；Ｕ Ｅ ：Ｅ Ｄ Ｐ Ｏ Ｒ Ｍ Ｃ Ｎ Ｅ Ｕ Ｓ Ｒ１ Ｎ － Ｒ Ｇ Ａ ＨＡ Ｇ 结
束程序改变 ；Ｕ Ｅ ０ Ｅ Ｏ Ｓ Ａ Ｕ Ｉ状态位为零 。 Ｓ Ｒ ：Ｚ Ｒ ＝ Ｔ Ｔ ＳＢＴ
当 Ｕ Ｅ ７ “ Ｆ ” 状 态 时 ，Ｕ Ｅ ６ Ｕ Ｒ Ｏ ＳＲ 为 Ｏ Ｆ Ｓ Ｒ ：Ｂ ＳＥ Ｒ Ｒ总
油 箱处断开 ，重新 升高压没 有 出现故 障报警 ，由此判断高 压 电源正常 ，有可能 是 电子枪 出现 问题 ，将 电子枪拆 下进
故 障排 除方法 ：首先必须 断定设 备 电子枪和 电子柬产 生 部分 是否存在 故障 ，方法 是拿一块 试片直 接放在 工作 台 上抽 真空后试加 工正常 ，第 一项原 因被排 除。用磁 力仪检
线 错 误 ； Ｕ Ｅ ５ Ａ Ｒ Ｓ Ｒ Ｏ Ｓ Ｒ ： Ｄ Ｅ Ｓ Ｅ Ｒ Ｒ地 址 错 误 ； Ｕ Ｅ ４ ＳＲ ：
Ｄ Ｆ Ｅ Ｅ ＴＦ Ｕ Ｔ 示 特 定 的 异 常情 况 。 ＩＦ Ｒ Ｎ Ａ Ｌ 表
二、典型故障维修
图３ 真空系统原理 图 焊接室真 空系统根据焊 接工艺 的不 同参 数要求提 供低
一
经 过磁 场 的校 准和聚焦 ，最后聚成 一点轰击 到零 件表 面产 生 大量 热能 ，依靠 这种热 能将金属零 件局部 熔化 ，从而进