1-真空电子束、激光焊解析
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一些先进的熔化焊技术
真空电子束焊
阴极被灯丝加热到
2600K ，并发射大量的电子。
这些电子在高压电场的作用
下，经电磁透镜聚焦成电子 束，高速轰击工件表面
（ 160000km/s ）。电子动能
瞬间变成热能（能量密度是 普通电弧的1000倍）。
（适于稀有和难熔金属的焊接和普通材料的高精度焊接）
Байду номын сангаас
优点 a．加热功率密度大。焊接用电子束电流为几十到几百 毫安，最大可达l000mA以上；加速电压为几十到几 百千伏；故电子束功率从几十千瓦到100kw以上，而 电子束焦点直径小于1mm。故电子束焦点处的功率密 度可达103~105Kw/cm2，比普通电弧功率密度高 100—1000倍。
•
ZD150-30C CV65M 电子束焊机
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激光焊-目录
1
2 3
激光加工简介
激光焊接机原理
激光焊接机的工艺参数
4
激光焊接发展及应用举例
Company Logo
激光加工简介
激光加工的一般原理
激光加工是一种高能束加工方法，它是利用激光高强 度、高亮度、方向性好、单色性好的特性，通过一系列的光 学系统聚焦成平行度很高的微细光束（直径几微米至几十微 米），获得极高的能量密度照射到材料上，使材料在极短的 108 ~ 1010 w/cm 2 时间内（千分之几秒甚至更短）熔化甚至气化，以达到加热 和去除材料的目的。
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激光焊接机
视频演示10
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激光焊接机原理
激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属面，通过激 光与金属的相互作用，金属吸收激光转化为热能使金属熔 化后冷却结晶形成焊接。
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激光焊接机原理
激光焊接的机理有两种：
1、热传导焊接：当激光 照射在材料表面时，一部 分激光被反射，一部分被 材料吸收，将光能转化为 热能而加热熔化，材料表 面层的热以热传导的方式 继续向材料深处传递，最 后将两焊件熔接在一起。
缺点
• 需要高真空环境以防止电子散射，设备复杂，焊件尺寸和形 状受到真空室限制(非真空环境电子束焊，是重要研究方向)；
• 由于真空室的存在，抽真空成为影响循环时间的主要障碍;
• 有磁偏移：由于电子带电，会受磁场偏转影响，故要求电子束 焊工件焊前去磁处理； • X射线问题：X射线在高压下特别强，需对操作人员实施保护； • 对工件装配质量要求严格，同时工件表面清洁的要求也较高。
b．焊缝深宽比(H/B)大。通常电弧焊的深宽比很难超 过2，电子束焊的深度比在50以上。电子束焊比电弧 焊可节约大量填充金属和电能，可实现高深宽比的 焊接，深宽比达60：1，可依次焊透0.1~300mm厚度 的不锈钢板。
c. 焊接速度快，焊缝热物理性能好。焊接速度快，能量集 中、熔化和凝固过程快．热影响区小，焊接变形小。对精加 工的工件可用作最后的连接工序，焊后工件仍能保持足够的 精度。能避免晶粒长大，使焊接接头性能改善，高温作用时 间短，合金元素烧损少，焊缝抗蚀性好。 d．焊缝纯度高。真空电子束焊的真空度一般为5×10-4Pa， 适合焊接钛及钛合金等活性材料。 e. 焊接工艺参数调节范围广，适应性强。电子束焊接的工 艺参数可独立地在很宽的范围内调节，控制灵活，适应性强， 再现性好，而且电子束焊焊接参数易于实现机械化、自动化 控制，提高了产品质量的稳定性。 f. 可焊材料多。不仅能焊金属和异种金属材料的接头,也可 焊接非金属材料,如陶瓷、石英玻璃等。
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激光加工简介
激光加工特点
适应性强： 激光加工的功率密度高，几乎能加工任何材料， 如各种金属、陶瓷、石英、金刚石、橡胶等。 加工精度高：激光束可聚焦成微米级的光斑（理论上直径可小 于1um），适合精密微细加工。 加工质量好：激光加工能量密度高，热作用时间很短，整个加 工区几乎不受热的影响，工件热变形极小，故可 加工对热冲击敏感的材料。 加工效率高： 激光加工只需0.01s，切割比常规方法提高效率 8~20倍，激光焊接可提高效率30倍。
LARA 52型: Chamber dimensions: 350×600×800; Operating voltage:60KV; Power:30KW
乌克兰国家科学院巴顿电焊所
• 前苏联唯一的焊接科学 与工程的研发单位 • 真空电子焊接分部是巴 顿电焊所主要的骨干部 门之一，为前苏联、中 国、东欧、日本、美国、 德国、英国、韩国的航 空航天、机械及汽车制 造、仪器仪表等行业总 共生产了800台以上真 空电子束焊接系统和整 套装备，领先开发了合 金钢、铝合金、钛合金、 铜合金等多种材料焊深 从0.1到400mm直线及 空间曲线焊缝的真空电 子束焊缝工艺
电子束焊机及应用
目前全世界约有8000台电子束焊机在工业 部门及实验室中应用。
德国PTR公司生产的ebw3000/15-150CNC型电子束焊机 真空室:1.7m×1.25m× 1.45m ; 额定功率:15KW;额定电压:150KV
法国TECHMETA公司 MEDARD 43型: Chamber dimensions: 500 ×500×500; Operating voltage:60KV; Power:6KW
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激光加工简介
激光加工特点
容易实现自动：激光束传输方便，易于控制，便于与机器人 、自动检测、计算机数字控制等先进技术相 结合。 通用性强： 用一台激光器给变不同的导光系统，可以处 理各种形状和尺寸的工件。也可以选择适当 的加工条件，用同一台装置进行切割、打孔 、焊接和表面处理等多种加工。 节能节材： 激光束的能量利用率为常规加工工艺的 10~1000倍，激光切割可以节省材料 15%~30%。
成都飞机制造厂
• 由北京航空制造工程研究 所研制，其主要部件电子 枪是德国Steigerwald Strahltechnik公司合作生 产的高压型电子束焊机， 控制系统为西门子的 SIMATIC S7-400容错 PLC 设备加速电压可调节范围 为70~150kv，电子束流 可调节范围为0~200mA， 焊接速度可调节范围为 0~50mm/s；真空室尺寸 8200mm×4000mm×20 00mm，容积65.6m3，电 子束功率30kW。
真空电子束焊
阴极被灯丝加热到
2600K ，并发射大量的电子。
这些电子在高压电场的作用
下，经电磁透镜聚焦成电子 束，高速轰击工件表面
（ 160000km/s ）。电子动能
瞬间变成热能（能量密度是 普通电弧的1000倍）。
（适于稀有和难熔金属的焊接和普通材料的高精度焊接）
Байду номын сангаас
优点 a．加热功率密度大。焊接用电子束电流为几十到几百 毫安，最大可达l000mA以上；加速电压为几十到几 百千伏；故电子束功率从几十千瓦到100kw以上，而 电子束焦点直径小于1mm。故电子束焦点处的功率密 度可达103~105Kw/cm2，比普通电弧功率密度高 100—1000倍。
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ZD150-30C CV65M 电子束焊机
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1
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激光加工简介
激光焊接机原理
激光焊接机的工艺参数
4
激光焊接发展及应用举例
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激光加工简介
激光加工的一般原理
激光加工是一种高能束加工方法，它是利用激光高强 度、高亮度、方向性好、单色性好的特性，通过一系列的光 学系统聚焦成平行度很高的微细光束（直径几微米至几十微 米），获得极高的能量密度照射到材料上，使材料在极短的 108 ~ 1010 w/cm 2 时间内（千分之几秒甚至更短）熔化甚至气化，以达到加热 和去除材料的目的。
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激光焊接机
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激光焊接机原理
激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属面，通过激 光与金属的相互作用，金属吸收激光转化为热能使金属熔 化后冷却结晶形成焊接。
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激光焊接机原理
激光焊接的机理有两种：
1、热传导焊接：当激光 照射在材料表面时，一部 分激光被反射，一部分被 材料吸收，将光能转化为 热能而加热熔化，材料表 面层的热以热传导的方式 继续向材料深处传递，最 后将两焊件熔接在一起。
缺点
• 需要高真空环境以防止电子散射，设备复杂，焊件尺寸和形 状受到真空室限制(非真空环境电子束焊，是重要研究方向)；
• 由于真空室的存在，抽真空成为影响循环时间的主要障碍;
• 有磁偏移：由于电子带电，会受磁场偏转影响，故要求电子束 焊工件焊前去磁处理； • X射线问题：X射线在高压下特别强，需对操作人员实施保护； • 对工件装配质量要求严格，同时工件表面清洁的要求也较高。
b．焊缝深宽比(H/B)大。通常电弧焊的深宽比很难超 过2，电子束焊的深度比在50以上。电子束焊比电弧 焊可节约大量填充金属和电能，可实现高深宽比的 焊接，深宽比达60：1，可依次焊透0.1~300mm厚度 的不锈钢板。
c. 焊接速度快，焊缝热物理性能好。焊接速度快，能量集 中、熔化和凝固过程快．热影响区小，焊接变形小。对精加 工的工件可用作最后的连接工序，焊后工件仍能保持足够的 精度。能避免晶粒长大，使焊接接头性能改善，高温作用时 间短，合金元素烧损少，焊缝抗蚀性好。 d．焊缝纯度高。真空电子束焊的真空度一般为5×10-4Pa， 适合焊接钛及钛合金等活性材料。 e. 焊接工艺参数调节范围广，适应性强。电子束焊接的工 艺参数可独立地在很宽的范围内调节，控制灵活，适应性强， 再现性好，而且电子束焊焊接参数易于实现机械化、自动化 控制，提高了产品质量的稳定性。 f. 可焊材料多。不仅能焊金属和异种金属材料的接头,也可 焊接非金属材料,如陶瓷、石英玻璃等。
Company Logo
激光加工简介
激光加工特点
适应性强： 激光加工的功率密度高，几乎能加工任何材料， 如各种金属、陶瓷、石英、金刚石、橡胶等。 加工精度高：激光束可聚焦成微米级的光斑（理论上直径可小 于1um），适合精密微细加工。 加工质量好：激光加工能量密度高，热作用时间很短，整个加 工区几乎不受热的影响，工件热变形极小，故可 加工对热冲击敏感的材料。 加工效率高： 激光加工只需0.01s，切割比常规方法提高效率 8~20倍，激光焊接可提高效率30倍。
LARA 52型: Chamber dimensions: 350×600×800; Operating voltage:60KV; Power:30KW
乌克兰国家科学院巴顿电焊所
• 前苏联唯一的焊接科学 与工程的研发单位 • 真空电子焊接分部是巴 顿电焊所主要的骨干部 门之一，为前苏联、中 国、东欧、日本、美国、 德国、英国、韩国的航 空航天、机械及汽车制 造、仪器仪表等行业总 共生产了800台以上真 空电子束焊接系统和整 套装备，领先开发了合 金钢、铝合金、钛合金、 铜合金等多种材料焊深 从0.1到400mm直线及 空间曲线焊缝的真空电 子束焊缝工艺
电子束焊机及应用
目前全世界约有8000台电子束焊机在工业 部门及实验室中应用。
德国PTR公司生产的ebw3000/15-150CNC型电子束焊机 真空室:1.7m×1.25m× 1.45m ; 额定功率:15KW;额定电压:150KV
法国TECHMETA公司 MEDARD 43型: Chamber dimensions: 500 ×500×500; Operating voltage:60KV; Power:6KW
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激光加工简介
激光加工特点
容易实现自动：激光束传输方便，易于控制，便于与机器人 、自动检测、计算机数字控制等先进技术相 结合。 通用性强： 用一台激光器给变不同的导光系统，可以处 理各种形状和尺寸的工件。也可以选择适当 的加工条件，用同一台装置进行切割、打孔 、焊接和表面处理等多种加工。 节能节材： 激光束的能量利用率为常规加工工艺的 10~1000倍，激光切割可以节省材料 15%~30%。
成都飞机制造厂
• 由北京航空制造工程研究 所研制，其主要部件电子 枪是德国Steigerwald Strahltechnik公司合作生 产的高压型电子束焊机， 控制系统为西门子的 SIMATIC S7-400容错 PLC 设备加速电压可调节范围 为70~150kv，电子束流 可调节范围为0~200mA， 焊接速度可调节范围为 0~50mm/s；真空室尺寸 8200mm×4000mm×20 00mm，容积65.6m3，电 子束功率30kW。