电子束焊工艺

电子束焊接焊接工艺
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(1)薄板的焊接板厚在0．03～2．5mm的零件多用于仪表、压力或真空密封接头、膜盒、封接结构、电接点等构件中。

薄板导热性差，电子束焊接时局部加热强烈。

为防止过热，应采用夹具。

图8示出薄板膜盒零件及其装配焊接夹具，夹具材料为纯铜，对极薄厂件可考虑使用脉冲电子束流。

图8膜盒及其焊接夹具
1-顶尖2-膜盒3-电子束4-纯铜夹具
电子束功率密度高，易于实现厚度相差很大的接头的焊接。

焊接时薄板应与厚度紧贴，适当调节电子束焦点位置，使接头两侧均匀熔化。

(2)厚板的焊接电子束可以一次焊透300mm的钢板，焊道的深宽比可以高达50：1。

当被焊钢板厚度在60mm以上时，应将电子枪水平放置进行横焊，以利焊缝成形。

电子束焦点位置对熔深影响很大，在给定的电子束功率下，将电子束焦点调节在工件表面以下，熔深的0．5—0．75mm处电子束的穿透能力最强。

根据实践经验，焊前将电子束焦点调节在板材表面以下，板厚的1/3处，可以发挥电子束的熔透效力并使焊缝成形良好。

焊接厚板时，保持良好的真空度有利于增大电子束焊缝的熔深。

(3)添加填充金属只有在对接头有特殊要求或者因接头准备和焊接条件的限制不能得到足够的熔化金属时，才添加填充金属，其主要作用是：
1)在接头装配间隙过大时可防止焊缝凹陷。

2)在焊接裂纹敏感材料或异种金属接头时可防止裂纹的产生。

3)在焊接沸腾钢时，加入少量含脱氧剂(铝、锰、硅等)的焊丝，或在焊接铜时加入镍，均有助于消除气孔。

添加填充金属的方法是在接头处放置填充金属。

箔状填充金属可夹在接缝的间隙处，丝状填充金属可用送丝机构送入或用定位焊固定。

送丝机构应保证焊丝准确地送入电子束的作用范围内。

送丝嘴应尽可能靠近熔池，其表面应有涂层以防金属飞溅物的沾污。

应选用耐热钢来制造送丝嘴。

应能方便地对送丝机构进行调节，以改变送丝嘴到熔池的距离、送丝方向以及与工件的夹角等。

焊丝应从熔池前方送入。

焊接时，采用电子束扫描有助于焊丝的熔化和改善焊缝成形。

送丝速度和焊丝直径的选择原则是使填充金属量为接头凹陷体积的1．25倍。

(4)定位焊用电子束进行定位焊是装夹工件的有效措施，其优点是节约装夹时间和经费。

可以采用焊接束流或弱束流进行定位焊，对于搭接接头可用熔透法定位，有时先用弱束流定位，再用焊接束流完成焊接。

(5)焊接可达性差的接头电子束很细、工作距离长、易于控制，所以电子束可以焊接狭窄间隙的底部接头。

这不仅可以用于生产过程，而且在修复报废零件时也非常有效。

复杂形状的昂贵铸件常用电子束来修复。

对可达性差的接头只有满足以下条件才能进行电子束焊接：
1)焊缝必须在电子枪允许的工作距离上。

2)必须有足够宽的间隙允许电子束通过，以免焊接时误伤工件。

3)在电子束的路径上应无干扰磁场。

(6)电子束扫描和偏转在焊接过程中，采用电子束扫描可以加宽焊缝，降低熔池冷却速度，消除熔透不均等缺陷，降低对接头准备的要求电子束扫描是通过改变偏转线圈的励磁电流，从而使横向磁场变化来实现的。

常用的电子束扫描图形有正弦形、圆形、矩形、锯齿形等。

通常电子束扫描频率为100～1000Hz，电子束偏转角度为2°～7°。

电子束扫描还可用来检测接缝的位置和实现焊缝跟踪，此时电子束的扫描速度可以高达50一l00m／s，扫描频率可达20kHz。

在焊接大厚度工件时，为了防止焊接所产生的大量金属蒸汽和离子直接侵入电子枪可设置电子束偏转装置，使电子枪轴线与工件表
面的垂直方向成5°～90°夹角，这对于大量生产中保证电子枪工作稳定是十分有利的。

图9所示的就是特殊偏转系统的一种形式，它的防护作用使电子枪在大厚度焊接过程中稳定工作。

图9特殊偏转系统对电子枪的保护
(7)焊接缺陷及其防治和其他熔焊一样，电子束接头也会出现未熔合、咬边、焊缝下陷、气孔、裂纹等缺陷。

此外电子束焊缝特有的缺陷有熔深不均、长空洞、中部裂纹和由于剩磁或干扰磁场造成的焊道偏离接缝等。

熔深不均出现在不穿透焊缝中。

当在焊缝底层还出现孔洞时，称为焊缝底层钉形缺陷，如图10所示。

这种缺陷是高能束流焊接所特有的，它与电子束焊接时熔池的形成和金属的流动有密切的关系。

加大束斑直径可消除这种缺陷。

将电子束做圆形扫描，获得图11所示的功率分布，有利于消除熔深不均。

改变电子束焦点在工件内的位置也会影响到熔深的大小和均匀程度。

适当地散焦可以加宽焊缝，有利于消除和减小熔深不均的缺陷。

图10非穿透焊缝底层纵剖面金相照片
图11消除熔深不均匀所需要的电子束功率分布长空洞及焊缝中部裂纹都是电子束深熔焊接时所特有的缺陷，降低焊接速度，改进材质有。