电子束焊(1)

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法国TECHMETA公司
MEDARD 43型: Chamber dimensions: 500 ×500×500; Ovpoelrtaatgien:g60KV; Power:6KW
LARA 52型: Chamber dimensions: 350×600×800; Ovpoelrtaatgien:g60KV; Power:30KW
ZD150-30C CV65M 电子束焊机
真空电子束焊的应用
1、真空电子束焊在航空工业中的应用最为广泛 例如:美国杜鲁门公司生产的F14战机钛合金中央翼盒,长7m,宽0.9 吗,53个钛合金部件组成,70条焊缝,全部采用电子束焊焊成。焊接 最大深度57.2mm,全部焊缝长55m。
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
▪ 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 。
1.2 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
–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;
1.1 电子束焊接的基本特征
1.1.1 电子束焊接
的过程 电子束焊接是一
种高能量密度的熔 化焊方法。它是利 用空间定向高速运 动的电子束,撞击 工件后将部分动能 转化为热能,从而 使被焊工件熔化, 形成焊缝。
1-阴极; 2-偏压电极; 3-阳极; 4-聚焦线圈; 5-偏转线圈; 6-工件; 7-电子束; Ub-加速电压; UB-偏压;
三级电子枪结构示意图
1.1.2 电子束焊接分类、特点及应用
1 电子束焊接分类
(1) 按电子束加速电压不同
– 低压电子束焊接(U=15-30Kv) – 中压电子束焊接(U=30-60Kv) – 高压电子束焊接(U=60-150Kv) – 超高压电子束焊接(U300Kv)
(2) 按真空度不同
– 高真空电子束焊接(10-6-10-3 torr) – 低真空电子束焊接(10-3-10-1 torr) – 非真空电子束焊接(大气中)
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。
2 电子束焊接特点 (1)电子束焊接的优点 (2)电子束焊接的不足
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。
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。
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。
电子束焊(1)
2020年7月15日星期三
电子束焊接发展简史
–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;
(3) 按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
(4) 按功率不同
–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) 按电子枪特征
– 直热式和间热式 – 定枪式和动枪式 – 二级枪和三极枪
(6) 按加热特点
– 普通电子束焊接 – 脉冲电子束焊接
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 形状受到真空室的限制(非真空环境的电子束焊,是重要的 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( 目前用于齿轮焊接的来自百度文库台电子束设备循环时间很难做到60s 以内);
▪ 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;
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