上世纪八十年代国外电子束焊接发展
电子束焊接技术发展历史、现状及展望Ⅴ

糖者按:电子柬焊接是一种先进、成熟的高能束焊接技术,在国外航空、航天、核能、动力、机械、i气车、电子医疗器械等众多制造技术领域发挥了重要作用,产生了巨大效益。
在我国实现工业化的进程中,先进的电子束焊接技术在我置射造韭中诬蕴藏着巨大的应甩潜力和广阔的开发空同。
作者通过对大量资料的分析研究,撰写此文,旨在宣传、推动、发展我国的电子束焊接技术。
本f!I将分期连载。
以飨读者。
电子束焊接技术发展历史、现状及展望(V)首都航天机械公司刘春飞张益坤诸斗8文摘回顾了电子束焊接技术的产生、发展历史,论述了电子束焊接的特点、分类,对国内外各时期电子束焊接发展情况做了介绍,展望了电子束焊接技术的发展趋势,并对进一步发展我国电子束焊接技术提出了建议。
主题词电子束焊接电子束焊接设备现状及展望建议4我国电子束焊接技术发晨概况4.1早期研发我国是世界上最早开发电子束焊机的国家之一。
早在1958年便开始了电子束焊机的研究和试制I作.1960年上海电焊机厂在已试制成功真空系统及高压整流电源的基础上.与清华大学合作.进一步提高电子枪的发射电流和电子束的聚焦质量.研制成功我国第一台真空电子束焊机。
型号zD一30。
电压15kv,束流200mA。
焦点直径2—5mm。
采用直热式阴极的定枪结构。
阴极系用直径O.5mm钨丝绕成直径6mm的盘香状。
该焊机于当年通过国家鉴定.定型为zD一6.先后生产了十余台。
后来.该型焊机又进行改进.电压升为22kv最高可达30kv。
阴极改为钽片。
并为我国核I业生产了第一台专用型电子束焊机.型号定为zD一6—1型。
1965年又研制成功Es一30/250型(即zD一7.5型j真空电子束焊机(30kv,250mA,7.5kw)。
采用间热式阴极,移动式电子枪结构.到1975年陆续生产了20台左右。
后来还研制了Es一3—1型大真空室电子束焊机。
在此期间.我国的高等院校和研究所也纷纷开展电子束焊接设备和I艺的研究I作.取得收稿日期:2003.09—3048了许多成果。
电子束焊接发展
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回顾了电子束焊接技术的产生、发展历史,论述了电子束焊接的特点、分类,对国内外各时期电子束焊接发展情况做了介绍,展望了电子束焊接技术的发展趋势,并对进一步发展我国电子束焊接技术提出了建议。
主题词电子束焊接电子束焊接设备现状及展望建议1电子束焊接技术的起源1.1电子束的发现电子束的发现,至今已有100 多年的历史,还在人们了解电子的性能之前,曾经有过“阴极极射线”(cathode—ray)的名称。
早在1879 年Sir William Crookes 发现在阴极射线管中的铂阳极因被阴极射线轰击而熔化的现象。
又过了差不多20 年,1897 年J﹒J﹒Thompson 的研究工作在证明,所谓的阴极射线实际就是电子束。
到了上个世纪初的1907 年,Marcello Von Pirani 进一步发现了电子束作为高能量密度热源的可能性,他第一次用电子束做了熔化金属的试验,成功地熔炼了钽。
但是在当时,人们还没有掌握电子运动的规律,只能凭经验通过实践逐步摸索,逐渐认识到电子是物质的最基本的、稳定的荷(负)电粒子,在所有荷电的物质基本粒子中,电子具有最小的质量,并可以用很简单的方法获得自由状态的电子。
到了上个世纪20 年代,人们开始认识到轴对称电场和磁场对电子具有聚焦能力,建立了电子光学理论。
在这一理论指导下,人们开始有意识地利用电子在电场、磁场中的运动规律,制作了各种电子束器件,使电子束的非热学应用有了飞速发展。
对现代科学技术发展有着重要推动作用的示波管及电子示波器、电视发送管(摄像管)、电视接收管(显象管)以及电子显微镜等,都是在那之后,即上个世纪30 年代后陆续出现的。
1948 年前西德的K﹒H﹒Steigerwald 博士在致力于研究更高工作频率的电子示波器时,发现高功率密度的电子束可以熔化、烧蚀、冲刷金属的现象。
在继续深入研究这一现象的基础上,他在1951 年申请了在各种材料上钻孔的电子束庄杨051110314电子束焊接技术发展历史、现状及展望设备的专利。
高能束焊接技术的发展和应用
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高能束焊接技术的发展和应用高能束焊接技术(EBW)是一种先进的焊接方法,它利用高速电子束来熔化和连接金属材料。
这种焊接技术具有高能量密度、高焊接速度、优质的焊接效果和适用于各种金属材料等优点,因此在航空航天、汽车制造、核工业和电子行业等领域得到了广泛的应用。
本文将从高能束焊接技术的发展历程和原理、应用领域、优势和挑战等方面进行介绍。
一、高能束焊接技术的发展历程和原理高能束焊接技术最早是在20世纪50年代发展起来的,最初是用于核工业和航天航空领域。
1958年,美国杜邦公司开发出了第一台商用的电子束焊接机,这标志着电子束焊接技术开始走向工业化生产。
高能束焊接技术通过电子枪产生高速电子束,电子束击中工件表面时,产生的能量将工件表面瞬间加热到熔化温度,然后通过电子束辐照区域产生高温熔池,从而实现熔化和连接金属材料的目的。
高能束焊接技术的原理是利用高速电子束的能量瞬间加热金属材料,使其熔化并形成熔池,然后利用合适的焊接工艺来实现金属材料的连接。
与传统的焊接方法相比,高能束焊接技术具有能量密度高、焊接速度快、热影响区小、热输入低等优点,因此可以实现高质量的焊接效果。
二、高能束焊接技术的应用领域高能束焊接技术在航空航天、汽车制造、核工业和电子行业等领域得到了广泛的应用。
在航空航天领域,高能束焊接技术被广泛应用于飞机结构件、发动机零部件、航天器壳体等关键部件的焊接,以提高焊接质量和生产效率。
在汽车制造领域,高能束焊接技术通常应用于汽车车身焊接、汽车零部件焊接等工艺环节,以提高焊接强度和减少成本。
在核工业领域,高能束焊接技术被用于核反应堆压力容器、核燃料元件等核设备的焊接,以保证核设备的安全可靠性。
在电子行业领域,高能束焊接技术通常应用于电子器件的微细焊接和包装,以提高器件的性能和可靠性。
高能束焊接技术相对传统焊接方法有很多优势,主要包括以下几点:1. 高能量密度:高能束焊接技术的能量密度很高,可以实现瞬间加热和快速熔化金属材料,从而提高焊接速度和效率。
电子束焊接技术研究与应用
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电子束焊接技术研究与应用随着工业的发展,焊接技术已经成为各行各业中不可或缺的一项技术。
而电子束焊接技术作为现代高新技术的代表之一,因其高效、高质、高稳定性等优点,已被广泛应用于飞航航空、船舶、化工、医疗器械、精密仪器等高科技行业。
本文将探讨电子束焊接技术的研究和应用。
一、电子束焊接技术的基本原理电子束焊接技术是一种将电子束在低压和真空的情况下进行的高速能量材料处理。
在电子束的作用下,焊材在极短时间内被快速加热并熔化,形成一道焊缝。
基本原理是通过高能电子束的能量转化为焊接材料内部的热能,使其熔化,并通过流动的铁水消除焊接材料中的气孔,从而实现焊接。
二、电子束焊接技术的优点与其他传统的焊接方式相比,电子束焊接技术具有以下几个优点:1. 焊接区域不受热影响区的影响,能够焊接极薄的材料。
2. 焊缝的孔洞率较低,焊接质量高。
3. 电子束焊接过程中,不需要添加任何助焊剂,无需后续清洗和处理焊渣等。
4. 可以实现对不同材料不同厚度的焊接并达到很高的焊接效率。
5. 由于焊接时使用的是真空环境,所以焊接零件表面的污染和氧化问题得到很好的解决,从而减少了热裂问题的产生。
三、电子束焊接技术的应用电子束焊接技术在精密结构的制造、高精度零件的加工等领域有了广泛的应用。
下面将从飞航航空、船舶、医疗器械等方面来介绍其应用:1. 飞航航空电子束焊接技术在飞航航空领域具有重要的应用价值。
早在上世纪60年代初,美国就已成功实现了航空发动机涡轮叶片的电子束焊接,并将其广泛应用。
目前,国内外的航空航天领域中,电子束焊接技术已经为创新提供了新的技术保障。
2. 船舶电子束焊接技术在造船领域有着广泛的应用。
船体结构件是船用焊接加工中最困难的焊接部位之一,特别是在船体的局部加强部位,常常需要进行多角度的焊接。
电子束焊接通过其高度的控制能力,可以有效保证焊接质量,并且减轻了焊接环境和操作者的安全风险。
3. 医疗器械电子束焊接技术在医疗器械领域中的应用,主要用于制造一些耐高压、耐高温、各种特殊环境下使用的设备。
焊接技术的发展历史,回顾世界焊接技术发展200年历程变化
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焊接技术的发展历史,回顾世界焊接技术发展200年历程变化焊接是通过加热、加压,或两者并用,使两工件产生原子间结合的加工工艺和联接方式。
焊接应用广泛,既可用于金属,也可用于非金属。
焊接技术的发展历史公元前3000多年埃及出现了锻焊技术。
公元前2000多年中国的殷朝采用铸焊制造兵器。
公元前200年前,中国已经掌握了青铜的钎焊及铁器的锻焊工艺。
1801年:英国H.Davy发现电弧。
1836年:Edmund Davy 发现乙炔气。
1856年:英格兰物理学家James Joule 发现了电阻焊原理。
1959年:Deville和Debray发明氢氧气焊。
1881年:法国人 De Meritens 发明了最早期的碳弧焊机。
1881年:美国的R. H. Thurston 博士用了六年的时间,完成了全系列铜-锌合金钎料在强度与延伸性方面的全部实验。
1882年:英格兰人Robert A. Hadfield发明并以他的名字命名的奥氏体锰钢获得了专利权。
1885年:美国人Elihu Thompson 获得电阻焊机的专利权。
1885年:俄罗斯人 Benardos Olszewski 发展了碳弧焊接技术。
1888年:俄罗斯人H.г.Cлавянов 发明金属极电弧焊。
1889—1890年:美国人C. L. Coffin首次使用光焊丝作电极进行了电弧焊接。
1890年;美国人C. L. Coffin提出了在氧化介质中进行焊接的概念。
1890年:英国人Brown 第一次使用氧加燃气切割进行了抢劫银行的尝试。
1895年:巴伐利亚人 Konrad Roentgen 观察到了一束电子流通过真空管时产生X射线的现象。
1895年:法国人 Le Chatelier 获得了发明氧乙炔火焰的证书。
1898年:德国人Goldschmidt发明铝热焊。
1898年:德国人克莱菌.施密特发明铜电极弧焊。
1900年:英国人Strohmyer发明了薄皮涂料焊条。
焊接的发展史
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焊接技术可以追溯到几千年前的青铜器时代,在人类早期工具制造中,无论是中国还是当时的埃及等文明地区,都能看到焊接技术的雏形。
古代的焊接方法主要是铸焊、钎焊和锻焊。
中国商朝(公元前1600年—公元前1046年)制造的铁刃铜钺就是铁和铜的铸焊件,其表面铜与铁的熔合线蜿蜒曲折,接合良好。
春秋战国时期(公元前770年—公元前221年)曾侯乙墓中的建鼓铜座上的盘龙是分段钎焊连接而成的,与现代软钎料成分相近。
战国时期制造的刀剑一般是加热锻焊而成的。
据明朝宋应星所着《天工开物》记载:中国古代将铜和铁一起入炉加热,经锻打制造刀、斧;用黄泥或筛细的陈久壁土撒在接口上,分段锻焊大型船锚。
在古埃及和地中海地区,公元前1000年人们就已经能够通过搭接的方法制造金盒及铁质工具。
到中世纪(约公元476年—公元1453年),早叙利亚大马士革曾用锻焊方法打造兵器。
但古代焊接技术长期停留在较原始的水平,使用的热源都是炉火,温度低、能源不集中,无法用于大截面、长焊缝工件的焊件,只能用以制作装饰品、简单的工具和武器。
近代真正意义上的焊接技术起源于1880年左右电弧焊方法的问世[6]。
表1.1列出了现代焊接史上重要方法和技术的出现时间、发明人及所属国家。
表1.1主要焊接方法的发明时间、发明人及所属国家[6]发明时间方法名称发明人所属国家和机构1881年碳弧焊NikolaiBenardos 俄罗斯1885—1900年电阻焊Thomson 美国1900年铝热焊HansGoldschmidt,GoldschmidtAG西德(OrgotheusInc.美国)1900年氧乙炔焊Fouche,Picard 法国1907—1910年手工电弧焊OscarKjellberg 瑞典1909年等离子焊接PAW Schonner BASF德国美国1908年、1940年、1950年电渣焊ESWPaton焊接学会俄罗斯、美国、乌克兰1926年钨极惰性气体保护焊美国发明时间方法名称发明人所属国家和机构1926年药芯焊丝FCAW Stoody 美国1930年氢原子焊——1930年螺柱焊纽约海军厂美国1930年、1948年熔化极惰性气体保护焊美国1935年埋弧焊SAW Robinoff 地下铁道公司美国1941年GTAW Meredith 美国1950年喷射过渡GMAW Muller,Gibson 美国1953年活性气体保护电弧焊Lyubavskii和Novoshilov苏联1954年自保护药芯焊——1956年摩擦焊—俄罗斯1956年超声波焊——1957年CO2气体保护焊—美国、英国、俄罗斯1959年爆炸焊——1950年末真空扩散焊——1960年脉冲熔化极气体保护焊Arico 美国1961年电子束焊Stohr 法国1962年电气焊专利(Electrogas)Arcos 比利时1964年热丝和协同控制GMAWManz 美国1966年激光切割PeterHouldcroft TWI英国1970年逆变电源—世界各地1970年激光焊接LBW MartinAdams 英国1991年搅拌摩擦焊FSW WayneThomas TWI英国注:表中的发明时间以焊接方法首次具有工业实现意义为起点,而非该方法的原理初次被发现。
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。
电子束焊接技术的发展
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电子束焊接技术的发展电子束是一种先进、成熟的焊接技术,在国外航空、航天、核能、动力、机械、汽车等众多制造技术领域发挥了重要作用,取得了巨大的经济效益。
目前,成飞公司焊接多采用手工焊接或半自动化焊接技术,全自动化和数控焊接设备较少。
为了提高焊接水平,公司引进了由北京航空制造工程研究所研制的真空电子束焊机。
电子束焊接的引入提高了公司焊接的科研和生产实力。
电子束焊接技术历史及发展电子束焊接技术起源于德国。
1948年,德国物理学家Steigarwald博士在研究高功率密度束流源在电子显微镜上的应用时,发现电子束可用于热加工,尤其适用于机械表上宝石的打孔,以及真空条件下金属的熔化和焊接。
电子束焊接技术的诞生和最初应用都是和当时核能工业技术的需求紧密联系着的。
1954年法国的J.A.Stohr博士用自行研制的一台电子束焊接装置, 为法国原子能委员会成功焊接了核反应堆的燃料包壳。
这标志着用电子束焊接金属获得了成功,使得电子束焊接技术受到世界的普遍关注,尤其受到英国、美国、德国、法国和前苏联等先进工业国家的高度重视,争相开发。
在20世纪60年代初期,我国紧随世界电子束加工技术的发展,开始设备及工艺的研究工作。
20世纪70年代,随着电子束焊接技术日益成熟,电子束焊接设备的稳定性和操作过程自动化程度的提高,以及当时机械制造领域技术改造的需要,使电子束焊接技术不仅牢固立足于尖端工业中,而且以其精密化焊接的特点迅速普及到一般机械制造业。
从20世纪80年代末开始,电子束焊接又充分发挥其深穿透的特点向大型、大厚度、重型零件的焊接领域进军。
同时,在研发超大型真空室、开发高功率电子枪和电源、实现大厚度非真空电子束焊接的工程应用等方面都取得很大进展。
进入21世纪,随着人类活动空间向太空的进一步扩展,电子束焊接技术的应用也从地面扩展到太空。
电子束技术在空间结构焊接和加工中的作用将为人们进一步认识和发展发挥重要作用。
电子束焊接技术的原理和优点1 电子束焊接技术原理电子束焊接是利用会聚的高速电子轰击工件接缝处所产生的热能,使材料熔合的一种焊接方法, 电子轰击工件时, 动能转变为热能, 从而可作为焊接的热源。
电子束研究历史
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电子辐射固化涂料电子束发展史:电子束( EB) 固化是在紫外固化基础上发展起来的辐射固化新技术。
与传统的热固化相比, 它具有高效、经济、环保等特点, 日益受到人们的重视, 并被誉为21 世纪热固性树脂生产的新技术。
EB固化技术的研究始于20世纪60年代末期,其目标是获得航空航天用高性能热固性树脂。
Saunders 等人[1~5 ]对乙烯基酯、丙烯酸酯以及甲基丙烯酸酯等体系的EB 固化的研究表明, 由于这些体系存在产品内应力高, 空洞含量大, 机械性能差, 吸水率高, 玻璃化转变温度( Tg) 低等缺点而难以在航空航天等高技术领域得到应用。
材料科学家继而将眼光投向环氧树脂, 研究表明EB 固化环氧树脂能克服以上缺点, 可获得高性能结构材料,并已在固体发动机壳体材料等方面得到应用。
20世纪70年代初期美国福特汽车公司将EB固化涂料成功应用于汽车零部件和仪表表面的涂装,其后日本、原苏联以及欧洲的许多国家也纷纷开展EB 固化技术、设备的研究,其产品已广泛应用于涂料、油墨、黏接剂以及电子行业, 二十世纪九十年代以来,我国UV固化技术获得了长足的进步,应用范围日益扩大,相关研究较多,而EB 固化技术的报道较少。
我国迄今几乎没有一台电子加速器专门用于工业固化生产.下面着重介绍环氧树脂电子束固化体系:1. EB 固化环氧树脂的反应机理EB 固化是指单体或低聚物在高能电子束的作用下分子间发生交联反应而固化。
其反应机理与阳离子聚合反应有相似之处。
由于反应体系在EB 作用下产生阳离子、阴离子、自由基等中间体, 因此不同体系其固化机理不尽相同。
对环氧树脂体系而言, 其固化机理以阳离子聚合为主, 引发剂通常选用二芳基碘钅翁盐或三芳基锍盐。
Lappin 等人[12 ]提出通过自由基反应生成阴离子继而引发固化反应的阳离子固化机理。
首先二苯甲酮在电子束的作用下激发, 然后与异丙醇反应生成自由基, 最后自由基与碘钅翁盐作用产生质子酸而引发阳离子开环聚合。
国内外电子束焊接技术研究现状
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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。
高能束焊接技术的发展和应用
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高能束焊接技术的发展和应用随着制造业的不断发展,高能束焊接技术逐渐成为一种越来越重要的工艺。
高能束焊接技术是一种利用高能量的电子、光子或离子束来完成焊接、切割和表面改性等工艺的技术。
它具有焊接速度快、能量密度高、变形小等优点,被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子工业、医疗器械等领域。
高能束焊接技术的发展可以追溯到上世纪五十年代,当时主要应用于核工业领域。
随着国际间高能束技术的研究交流,高能束技术也逐渐得到了广泛的应用和发展。
在航空航天领域,高能束焊接技术可以用来制造航天器发动机、飞行器发动机喷气喉等重要部件。
在船舶制造领域,高能束焊接技术可以大幅缩短船体建造周期,提高船体质量和疲劳寿命。
在汽车制造领域,高能束焊接技术可以用来制造汽车车身和发动机等部件。
在电子工业领域,高能束焊接技术可以用来制造电子元器件、太阳能电池板等产品。
在医疗器械领域,高能束技术可以用来制造医疗器械的金属部件。
高能束技术的原理是利用高能量的电子、光子或离子束来加热和熔化工件表面,在保持焊接部位几乎不变形的同时完成焊接。
高能束焊接技术的能量密度极高,可以达到几千万到几亿焦/毫米,因此可以在很短的时间内完成焊接过程。
高能束焊接技术通常包括电子束焊、激光焊和离子束焊三种。
在这三种方法中,激光焊是应用最广泛的一种方法。
激光焊接可以完成多种材料的焊接,包括金属、塑料、玻璃等。
高能束焊接技术的应用带来了许多好处:首先,高能束焊接技术可以大大缩短制造周期和提高生产效率。
其次,在高能束焊接技术中,焊接区域的热影响区较小,因此可以减少材料的变形。
此外,高能束焊接技术还可以提高焊缝的质量,减少焊接缺陷和气孔等缺陷的产生。
然而,高能束焊接技术也存在一些局限性,例如高能束焊接设备的成本较高,操作难度较大,需要高技能人才进行操作等。
此外,大多数高能束焊接技术对材料的要求较高,材料的种类、大小等要求比较严格。
综上所述,高能束焊接技术是一种极具发展潜力的技术。
电子束管的历史发展与演变

电子束管的历史发展与演变电子束管是一种重要的电子器件,被广泛应用于电视、计算机显示器和监视器等电子设备中。
其作用是通过电子束在荧光屏上形成图像。
本文将回顾电子束管的历史发展与演变,并介绍其在各个阶段的主要特点和技术改进。
20世纪初,电子板管的发明标志着电子技术的重要突破。
但是,由于电子板管体积庞大、功耗高以及对操作环境的限制,限制了它的广泛应用。
为了克服这些问题,20世纪30年代,科学家开始研究电子束管(CRT)技术。
电子束管最早是由德国科学家Karl Ferdinand Braun于1897年发明的。
最初,电子束管只能显示简单的几个点,不能形成完整的图像。
但经过一系列改进,电子束管逐渐具备了显示静态图像的能力。
20世纪40年代,电子束管的发展进入一个重要的阶段。
在这一时期,研究人员通过改进束流调制器和屏幕技术,使电子束管能够显示动态图像。
这项技术突破推动了电视技术的快速发展,为后来的彩色电视打下了基础。
到了20世纪60年代,电子束管进一步得到了改进。
随着计算机技术的发展,电子束管被广泛应用于计算机显示器和监视器中。
这一时期,电子束管的重要技术突破是引入了平变方向性导流技术(PDA)。
PDA技术的应用使图像更加清晰,对比度更高。
然而,虽然取得了一系列的突破,同时也暴露了电子束管存在的一些不足之处。
首先,电子束管的体积大、重量重,占用空间较大。
其次,电子束管存在一定的电磁辐射问题,不利于人体健康。
此外,电子束管的功耗也很高,不符合节能环保要求。
随着平板显示技术的崛起,电子束管逐渐退出了舞台。
尽管如此,在某些领域,电子束管仍然具备优势。
比如,用于高端专业摄影和电视广播制作的高精度显示器,仍然采用电子束管技术。
此外,某些电子游戏爱好者也喜欢使用带有电子束管的旧式游戏机。
总结起来,电子束管是电子技术发展过程中的重要里程碑。
经过多年的发展与演变,电子束管从最初只能显示几个点到能够显示动态图像,为现代彩色电视和计算机显示器的诞生奠定了基础。
电子束直接金属成形技术

一、电子束技术发展及应用概况:
电子束的发现至今已有一百多年的历史,“阴极射线”(cathode-ray)的名称出现甚至还在人们了解电子的性能之前。20世纪初的1907年,Marcello Von Pirani进一步发现了电子束作为高能量密度热源的可能性,他第一次用电子束作了熔化金属的试验,成功地熔炼了钽。
(2) 加工型孔及特殊表面
电子束加工喷丝头异型孔截面。出丝口窄缝宽度,长度0.8mm,喷丝板厚度0.6mm。为使人造纤维具有光泽、松软有弹性、透气性好,喷丝头的异型孔都是特殊形状。 电子束不仅可加工各种直的型孔和型面,而且也可加工弯孔和曲面。利用电子束在磁场中偏转的原理,使电子 束在工件内部偏转。控制电子速度和磁场强度,即可控制曲率半径,加工出弯曲的孔。如果同时改变电子束和工件的相对位置,就可进行切割和开槽。
控制计算机
控制电路
电子枪
聚焦系统
工作面
图2 电子束运用于RP中之加工流程图
采用电子束替代SLS技术中的激光束,最大好处是省去激光扫描部分的机械传动装置,以软件控制代替,从而提高成形精度;且因扫描速度很高,可极大地提高系统效率。另外,利用网络技术,可形成一个以本系统为中心的快速响应制造系统,在新产品的设计、试制与功能验证,尤其在模具制造和新产品市场推广及与客户的交流沟通方面,能大大降低企业的各项成本和提高应变能力。整个成形系统控制软件的基本结构可做成如图3所示的模块。
4.3 电子束快速制造技术研究现状 电子束在快速制造领域的应用在国际上比较领先的是瑞典Gothenburg的Arcam公司的电子束熔化技术EBM(Electron Beam Melting),其工作原理与SLS类似,采用了一套严格的温度检测控制系统。下图为Arcam EBM S12的设备图,最大成形件尺寸为200mmX200mmX160mm,精度为±0.3mm。目前该公司的产品已经在英国Warwick大学及美国南加州大学等多家快速制造领域的研究机构得到使用,并与英国剑桥真空工程研究所CVE建立了合作关系,应用领域已经延伸到汽车、航空航天及医疗领域。
电子束焊接技术的发展历程与趋势

电子束焊接技术的发展历程与趋势电子束焊接技术是一种高能电子束与工件相互作用,将工件焊接接头部分局部加热熔化的先进焊接技术。
其发展历程可以追溯到20世纪40年代,经过几十年的发展,如今已经成为重要的焊接技术之一,并展现出了许多前景广阔的发展趋势。
电子束焊接技术最早是由美国的战争部门在第二次世界大战期间开发出来的。
当时,由于战争的需要,需要高效、快速且稳定的焊接技术来生产大量军用设备和武器。
电子束焊接技术就应运而生,它能够提供高能量的电子束,能够在极短的时间内将焊接接头加热至熔化温度,实现快速焊接,这一特点使得电子束焊接技术在军事行业得到了广泛应用。
随着科技的进步和工业的发展,电子束焊接技术逐渐转向了民用领域。
上世纪60年代,电子束焊接技术开始应用于航空航天行业,用于焊接飞机、火箭等航空器件。
这一时期,电子束焊接技术迅速发展,技术水平得到了大幅提升,并在航空航天领域的应用中发挥了重要作用。
进入21世纪,随着科技的不断进步和人们对高质量焊接产品的需求增大,电子束焊接技术又迎来了新的发展机遇。
首先,电子束焊接技术在航空航天、船舶、交通工具以及核能等领域的应用得到了进一步扩展。
这些行业对焊接接头的质量和可靠性要求极高,而电子束焊接技术能够提供出色的焊接品质和良好的焊缝成型。
其次,电子束焊接技术的应用领域逐渐扩大,包括汽车制造、电子器件、管道管线等行业,其高质量、高效率的焊接特点受到了广泛关注。
未来,电子束焊接技术还有许多发展趋势可以期待。
首先,随着科学技术的不断进步,电子束发射器件的性能将进一步提高。
目前,常用的电子束发射器件为线性加速器,但是这种设备较大、能耗高。
未来,可能会出现更小型、高效、低耗能的发射器件,从而降低设备成本,提高生产效率。
其次,电子束焊接技术与其他先进技术的融合将进一步推动其发展。
例如,激光技术与电子束焊接技术相结合,可以提供更高的能量密度和更精细的控制,进一步优化焊接接头的质量。
此外,3D打印技术与电子束焊接技术的结合也有广阔的前景。
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。
电子束焊接技术的分析与研究
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管理及其他M anagement and other电子束焊接技术的分析与研究高 杰摘要:20世纪70年代,伴随着电子束焊接技术的不断发展,电子束焊接装备的可靠性和作业的自动化水平不断提升,再加上对机器制造行业技术革新的迫切需求,电子束焊不但在高端行业站稳了脚跟,更因其精密的焊接特性,被广泛应用于普通机器制造行业。
80年代后期,电子束焊接技术更是利用其高穿透性,将其应用于大厚度和重型构件的焊接。
电子束焊接技术属于一种高科技产品,它的发展也受到了社会各界人士的广泛关注。
在当前社会发展的背景下,人们对于高科技产品的要求越来越高。
基于此,本文对电子束焊接技术进行了分析与研究。
关键词:电子束;焊接技术;技术应用在国内航空工业中,电子束焊接技术的使用非常普遍,对其技术的要求也更加苛刻。
目前,在国内,有三种焊接技术,第一种是电弧焊接技术,第二种是电阻焊接技术,第三种是电子束焊接技术。
前两种常规的焊接工艺在对精度要求不高的加工工艺中得到了比较多的使用,但在受空间约束和对精度要求比较高的条件下就存在着很大的局限。
因此,电子束焊接技术的问世,有效地弥补了国内在焊接工艺方面存在的缺陷和短板,使得国内的焊接技术在焊接质量和降低焊接成本方面都得到了很大程度的改善和提高,在国内的制造产业中具有十分广阔的应用前景。
21世纪以来,电子束作为一种先进和成熟的焊接工艺,已在国内外众多的航空航天、核电、电力、机械和汽车等工业生产中占有举足轻重的地位。
1 电子束焊接技术1.1 电子束的原理电子束焊接是利用高速运动的电子流在工件上产生局部加热熔融的热源焊接技术,从而达到焊接的目的。
在焊接过程中,电子束主要通过被焊材料表面反射,然后再被聚焦到被焊材料的表面上,电子束的能量和波长也有很大的关系。
其原理分析如下:①电子源。
电子束焊接采用的是电子加速器或电子枪进行电子束生成,这些电子源通常采用高频电子管或固态透明场发射器等,能够产生高速精密可控的电子束,并可以通过加速电压调节电子束的速度和能量。
电子束焊接技术国内外发展概况

占领 高压容器 市场 ,所 以各 技术先 进 国家相 继研 制 了一些大 功率 电子束 焊接装 置, 尤其
是 日本 大 约 研 制 了 十 七 台 , 占世 界 一 半, 但 在 生 产 上 使 用 的 仅 2 3台 , 功 率 从6 k 到 — 0W
l 0 W , 大 坂 大 学 研 制 了3 0 W ( O k , 2k 0k 6 OW
有 l 2 放 电, 还 不 够 理 想. 亦 有将 电子 束 偏 转 9 . ( 图 3所 示 ) , 以便 减 少金 属 蒸 气 进 ~ 次 O 如
周2
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图 3 偏 转 9 '电子枪 0
入枪 区,改善 枪 的工 作状 态,但还 达不 蓟l 小时 之 内不放 电要求 ,这 种结构 却带来 偏转象 ~2 差 增大 ,使 电子束聚 焦变 坏,为 了补偿 这一缺 点,在 电子束 偏 转 9 . 再加一 缀磁 场 聚焦, O后 但它 增加 了设 备 复杂性 . 2 .膏 压 电潭 快建切 ■ 卜一 快蕾恢童 供 电法 当电子 枪 出现 放 电前 兆时 由灵敏 度 很 高 的
I 大功率 大罩度 焊接 . 随 着 科 学 技 术 不 断发 展 , 大 厚 度 铝 , 钛 合 金 和 各 类 高 强 度 钢 等
的 焊 接 需 求 越 来 越 多 , 用 一 般 焊 接 方 法 遇 到不 少 技术 难 题 或 费 用 大 , 据 介 绍 焊 接 厚 度 大 于
10 m的零件 , 电子束 焊接 成本仅 是其 它焊接 方法 的5 ~ , 世 界上 一 些技 术先 进 国家 0m O O ( 日本 , 美 国 , 苏 联 , 西 德 等 ) 从 七 十 年 代 开 始 研 究 大 功 率 电子 束 焊 ,经 过 多 年 努 力 已经 在
焊接的历史发展历程

焊接的历史发展历程焊接技术的发展历程可以追溯到古代的金属连接方法,如锻焊和铜焊等。
以下是焊接技术从近代至现代的主要发展历程:1.19世纪末至20世纪初:1)1881年左右,俄罗斯人Nikolay Benardos和Stanislav Olszewski发明了电弧焊的基本原理。
2)1885年,碳弧焊被开发出来,标志着现代焊接工艺的开端。
3)1900年代初期,气焊和薄药皮焊条的手工电弧焊得到广泛应用。
2.20世纪20年代至40年代:1)1930年,美国工程师P.N. Abkov发明了埋弧焊(Submerged ArcWelding, SAW),这种技术利用焊剂保护熔池,极大地提高了效率并推动了焊接机械化进程。
2)1940年代,为了满足铝、镁合金以及合金钢的焊接需求,钨极惰性气体保护焊(Tungsten Inert Gas Welding, TIG)和熔化极惰性气体保护焊(Metal Inert Gas Welding, MIG)相继问世。
3.20世纪中叶:1)1951年,苏联巴顿电焊研究所研发出了电渣焊(ElectroslagWelding, ESW),适合大厚度材料的高效焊接。
2)1953年,二氧化碳气体保护焊(CO2 Shielded Arc Welding)出现,因其成本低、效率高而广泛应用于工业生产中,并促进了气体保护电弧焊技术的进一步发展。
4.20世纪后期至21世纪:1)1980年前后,随着微电子技术和计算机技术的发展,焊接过程控制日益精密,自动化程度大大提高。
2)进入新世纪,出现了更多先进焊接技术,包括激光焊接、电子束焊接、搅拌摩擦焊、单丝或双丝窄间隙埋弧焊、自保护药芯焊丝焊接等。
3)随着新材料和新应用领域的拓展,焊接技术不断更新迭代,例如针对复合材料、高温合金、超导材料等特殊材质的焊接技术研究也在持续推进。
综上所述,焊接技术经历了从手工操作到半自动、全自动的过程,焊接方法也从最初的简单形式发展为各种复杂且高效的现代化焊接工艺。
各国空间电子束焊接技术的发展

各国空间电子束焊接技术的发展近年来,随着“神舟”系列飞船的连续发射成功,我国的载人航天技术也取得了突破性进展。
目前我国空间技术下一步的发展重点是月球探索和空间站的构建,并将在2010年发射“天宫一号”节点仓,随后还将陆续发射其他功能仓进行太空对接组装,最终完成大型空间站的在轨构建,因此,我国对太空与修复技术的需求越来越迫切。
同时,为实现更大规模的空间利用和对大型空间站等长寿命飞行器的轨道组装,世界各个空间大国也十分重视对在轨建造技术的研究。
受运载火箭运载能力的限制,要实现在轨进行组装就必须尽可能缩小其体积和质量,典型的空间站模式均为桁架结构,材料通常选用轻质合金,目前常用的连接方式有螺钉连接和焊接连接,而采用焊接结构能够有效地降低机构的重量,提升构件的整体性。
根据前苏联的经验,一般均采取两种连接方式相结合的桁架结构。
此外,长寿命航天飞行器在使用过程中,由于陨石和宇宙碎片的碰撞穿孔、太空射线辐射、空间温度急剧变化以及空间材料本身的故障,空间飞行器的飞行超过2000个昼夜就需要维修。
随着飞行器飞行时间的增长和规模的不断扩大,故障率必然提高,在轨维修(包括空间焊接、切割和喷涂)技术必将成为保障航天飞行器安全可靠使用必不可少的措施。
因此,未来航天飞行器的空间组装和在轨维修均离不开焊接技术,发展适用于空间环境的焊接技术显得尤为必要。
从国外多年的研究成果可以看出,电子束焊接已成为了空间焊接最主要的应用技术。
发展历程为了在未来空间站进行分离部件的组装和维修,前苏联、美国和日本早在20世纪60年代初期就对空间结构材料连接的方法进行了一系列的研究。
美国20世纪60年代研制成功的宇宙空间用电子束焊机是为阿波罗登月舱维修而设计的,这是因为登月舱在月球表面着陆时,如果因为冲击力过大不慎将起落支架折断,就会无法起飞返回地球,经过详细分析和科学实验,科学家们证明采用电子束焊接是最理想的方法。
而未来的空间站及太阳能电站长年累月地在空间飞行,由于面积大,难免受到陨石冲击而损坏,因此同样需要用电子束焊接技术进行修补。
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第五章电子束焊接设备电子束焊接是一种高能量密度的焊接法,其功率密度:脉冲时为107~109瓦/厘米2,连续时为106~109瓦/厘米2。
1938年M.V on.Ardenne提出利用电子束作加工热源的论述,1948年K. H. Steigerwald制出长焦距电子枪并用于金属穿孔与切割加工;1954年法国原子能研究所采用电子束焊接,并于1957年首次发表了应用电子束焊机焊接的报告;1958年美国西屋公司制成15万伏高压、高真空电子束焊机。
电子束焊接设备的发展极为迅速。
国外100千瓦级的电子束焊机,可焊接厚达100~200毫米的工件。
据日本称,按加速电压分,电子束焊接设备有超高压型(500千伏~1000千伏)、高压型(100千伏~500千伏)、低压型(10千伏~100千伏)和极低压型(10千伏以下)。
按操作室气压分,有真空型和非真空型;真空型又分为高真空型(10-4~10-5乇)、低真空型(10-1~10-2乇)和局部真空型;非真空型包括大气压型和高气压型(大气压以上)。
按电子枪使用形式分,有固定式、移动式和手提式等。
过去,产品以高压(如150千伏)、低压(如60千伏)、高真空或低真空、功率5~30/千瓦、固定电子枪的型式为主,在美、法、西德、日本等国的产品已经系列化。
其它型式的电子束焊机,如专用的和数控的电子束焊接设备,品种逐渐增多。
特别是把电子束焊接设备引入生产自动线与其他工序联合运行,更有优越性和发展前景。
电子束焊接设备的应用,已跨出了原来的原子能、宇宙航空、电子、仪表等工业应用范围,在一般机械制造工业、尤其是大批量生产的工业,诸如汽车制造、轴承制造以及动力工程等方面,也获得了大量的应用。
从所焊接的材料看,不仅焊接象锆、钨、钼、钛及其它难熔和活泼金属方面,有显著优点。
(苏联巴顿指出)就所需费用的核算来说,抽真空的费用,仅为利用惰性气体作为保护介质的 1 / 35 ,在苏联,每应用一台电子束焊接设备的平均经济效果每年达4万5千卢布。
)而且从1970年以来已扩大到焊接厚壁钢结构。
巴顿认为,在制造厚壁结构中,电子束焊可与电渣焊、气体保护焊及窄间隙电弧焊相竞争。
因为电子束焊熔深大,熔宽小,热影响区小;高残余应力区不大,焊接变形也小;能提高厚壁结构的焊接速度达10~15倍,降低结构材料消耗10%~15%,焊接材料消耗减少60%~100%,电能耗量减少30%~80%,焊接过程的机械化、自动化可达70%~80%,而且,可实现特大结构件的现场装配焊。
(这种特大结构件,由于尺寸太庞大,不可能以组装焊的型式运到安装地点,若采用别的焊接法,还必须要求进行机械加工和热处理)。
由于焊接对象,已不再局限于小型另部件,而已扩大到大型构造物的焊接,其应用领域进一步扩大;这是与电子束焊接设备的发展分不开的。
日本1974年估计,全世界拥有电子束焊接设备近2000台,其中美国800台,苏联400台(注:苏联资料,1975年为600台),英、法、西德各约100~200台,日本70~100台(注日本1977年统计有141台)。
日本1978年估计,全世界拥有台数已近3000台。
日本1977年拥有141台电子束焊设备的分布如下,机械及重工业(包括飞机及原子能)54台,占38.3%;汽车工业35台,占24.8%;电气及电子机械工业21台,占14.9%;大学及非民间企业研究机关13台。
占9.2%;委托加工业12台,占8.5%;钢材、焊接材料、焊机制造厂6台,占4.3%。
苏联1976年统计。
苏联所用的电子束焊接设备60%用于实验室。
全国平均来说,电子束焊接设备负荷量实验室占48%,生产中占44%。
按所完成的工作性质来分。
电子束焊接设备用于科研、焊接工艺的占38.2%;用于焊接单一部件的占26.9%;用于小批量生产的占23.6%;用于批量生产的占11.3%。
日本1974年预测,电子束焊接设备拥有量会急剧增长,到1990年可能达到1万台。
然而苏联巴顿(1976年)认为这种估计过高。
几个主要国家的电子束焊接设备的发展如下:(1)美国自1978年西屋公司制成高真空电子束焊机、1959年联合飞机公司生产第一台焊机以来,到1964年已发展到200台,有七个企业生产十多种电子束焊机。
1961年哈米尔顿公司引进西德蔡斯公司的技术。
1963年又全部买进蔡斯公司的专利,在世界上取得了电子束焊机的制造权和销售权。
随后,于1964年和1966年同英国的霍克西德利公司、德国赫劳斯公司、日本的日本电气公司签订技术协定,输出技术,垄断了国际市场。
目前,这四家公司生产的电子束焊机属于标准型的都相类似,均为五个独立的组成部分,即电子枪、真空室、真空排气系统,电源和控制箱(而机械传动和工件夹持则随焊接对象的变化而附有各种标准胎具,如多轴回转台、在真空室内驱动的回转台、万能回转台、偏心台、引台(出入真空室用)和大型万能回转台。
(2)英国目前有七家厂商制造电子束焊机。
据报导,在航空发动机制造业中使用的约26台电子束焊机中,高压型占多数。
在电子工业中应用的约30台中,中压或低压型焊机占多数。
在汽车工业中应用的约20台中,中压或高压型焊机占多数。
英国氧气公司(B.O.C.)制成连续转台式电子束焊机,用于焊接轴承。
据称,生产率不受抽真空时间的影响,最高可达每小时2000件。
(3)法国法国西雅基(Sciaky)公司以生产电子束焊机称著。
1961年生产电子束焊机,到1973年共生产约400台。
据介绍,该公司的电子束焊机已广泛用于航空、原子能、汽车、轴承制造等工业部门。
例如,该公司为美国海军制造的几台大型数字控制的电子束焊机,其中一台用于焊接新型二倍音速的F14 型活动翼战斗机钛合金大梁,其真空室长9.6米,宽3.15米,高2.5米。
用这台焊机,已生产数十架飞机,经3500飞行小时考验,证明性能良好。
据报导,该公司为欧洲最大轴承厂的生产流水线,提供了焊接轴承内外环的电子束焊机。
法国SAF公司(La Soudure Autogene Francaise),在埃森焊接博览会上,曾展出用于汽车零件生产自动线上的低真空电子束焊机。
该公司为使电子束焊机的参数稳定,在阴极结构上作了某些改进。
(4)西德西德是最早制造电子束焊机的国家,然而蔡斯公司把专利权卖给美国后,已不生产了。
1966年雷勃德——赫劳斯公司又和美国哈米尔顿签订技术协定,引进技术。
目前西德的雷勃德——赫劳斯(Leybold-Heraus)公司和斯太格瓦尔德(Steigerwald)公司等,都是较大的生产电子束焊接设备的公司(斯太格瓦尔德生产的Steigerwald型高压电子枪,是国外两种典型的高压电子枪之一。
西德应用高压电子束焊接技术较之日本要广泛。
(5)日本的电子束焊机本身的技术,多是依靠外国的,本国独特的技术较少。
1960年才生产电子束焊机。
1966年“日本电气”公司同美国的哈米尔顿签定技术协定又引进技术。
目前“日本电气”生产的电子束焊机有高真空型、低真空型和非真空型,也有高低真空两用机。
有1.5千瓦型的“微细加工”焊机,也有25千瓦、20万伏的高压型焊机,还生产用于齿轮焊接的连续式低真空型专用电子束焊机等十多种。
据“日本电气”公司称,高压型电子束焊机比低压型优越,所以该公司多数生产高压型。
此外“日本电子”还生产100千瓦(100千伏,1000毫安)高真空及低真空、抽气时间为7分钟的大功率电子束焊机。
(6)苏联1958年制造出第一台真空电子束焊机以来,也发展较快,其拥有电子束焊接设备的台数,仅次于美国而居世界第二位。
到目前已发展标准化电子枪系列,有4个系列,22个品种,最大容量为60千瓦,最高电压24万伏。
电子束焊接设备的发展水平和最新动向如下:第一节电子束焊接设备的功率范围电子束焊接设备最近的进步之一是其功率的提高。
为了厚板及超厚板材的焊接及高速焊接的需要,一些国家正在研制大功率电子束焊机。
如英国焊接研究所1972年研制的,功率为75千瓦,可进行电子束深熔透机理的试验研究工作。
焊接速度为150毫米/分,可以一次焊透200毫米厚的钢板,或300毫米厚的铝板;用较低速度时,可一次焊透300毫米厚的钢板。
日本大阪大学焊接研究所1973年制成100千瓦的电子束焊机,加速电压100千伏,电流1安,一次就能焊透200毫米厚的钢板及各种金属。
法国西雅基(Sciaky)公司制成100千瓦的电子束焊机,加速电压100千伏,电流1安,束流焦点直径1毫米。
用600毫米/分的焊接速度可焊透100毫米厚的钢板;用250毫米/分的速度可焊透200毫米厚的钢板;而用150毫米/分的速度可焊300毫米厚的钢板。
这种100千瓦级的电子束焊机在法国、日本均已产品化。
此外,日本大阪大学焊接研究所还制成加速电压为300千伏,束流为300多毫安的100千瓦级大功率电子束焊机,可进行真空和非真空焊接。
在非真空焊接时,电子枪与工件距离为10厘米,可焊50毫米厚的钢板。
据了解,该所正在研究1000千瓦、双头、高功率的电子束焊接设备,该设备有两台可倾斜的高达四米的电子枪,每个电子枪分十三级加速。
工作室高2米,宽 3 米,长 3 米。
如果达到1000千瓦时,将可焊接厚度达500~1000毫米的工件,而焊接速度也大大提高。
这时,如焊25毫米厚的钢材,焊接速度可高达每分钟几十米(这样的焊接速度是惊人的)。
据该所所长荒田吉明教授介绍,对超厚钢板的焊接,适用于核聚变方面,以解决能量储存问题。
这种超高功率的电子束焊接的研究,不仅对某些新理论的探讨、而且对改造整个基础工业均有重大的意义。
随着功率的增加,有一系列相应的问题需要解决。
如稳定的电子发射,由金属蒸汽而引起的放电问题,灯丝的寿命(材质、形态),发射机构(内部结构,拄制电极形状),束流特性(直径、形状)等,必须进行综合研究。
关于提高功率的另一观点是,目前100千瓦级的电子束焊接设备,足以在平焊位置焊透200~300毫米厚的金属,而现在实际焊接构造物所用的板厚,只有个别场合最大达到300毫米厚。
因此,对于超过此厚度的焊接研究,几乎没有必要,不如把精力放在解决大厚度高速焊接、应用技术,以及提高焊枪发射系统的寿命等问题上。
苏联巴顿认为,对大厚度金属的接头,采用加填料的电子束多道焊是有前途的。
并指出,大厚度金属板的焊接工艺过程,在很大程度上也取决于电子束焊接设备的类型。
假使按钢材的单道焊计算要求加速电压达20万伏、功率为1000千瓦的设备,那么,以多道焊焊接同样厚度的钢材,则有可要只要加速电压3万伏;功率15千瓦的现有设备。
另一个特点是,随着被焊工件的加大,真空室也要求越来越大,上述西雅基公司生产的大型电子束焊机,其蛤形真空室长达9.6米,高2.5米,宽3.15米。
该公司同GE公司合制的球形真空室更大,纵直径为13 米,横直径11米。