电子束焊接原理及设备

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乌克兰巴东电焊研究所
KL110型: 2.5×2.5×5m/60KW/60KV
桂林电科所
HDZ-3B EB welder Power:3KW Accelerating voltage :70KV Size of welding chamber:300x300x200mm

§2.3 电子束焊接设备

2.3.2真空电子束焊机的组成及工作原理
(1) 真空电子束焊机基本构成

§2.3 电子束焊接设备
(2)真空电子束焊机工作原理
1)电子枪构成及作用原理 电子枪有四个作用 工作原理 阴极材料的选择 阴极加热方式 阴极结构设计 2)真空电子束焊机工作过程
电子发射形式
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
§2.1 电子光学基础
(3)肖特基发射 肖特基定律 :
J sc J s exp k3e / T
k3——常数; E——阴极前面的电场值

1/ 2

电子束由电子枪的阴极发射,通常是空间电荷限制发射 或温度限制发射。
§2.1 电子光学基础

2.1.2 电子的场致运动
(1)电子在电场中的运动
§2.1 电子光学基础
功率密度高和束精确快速可控性

(2) 电子束焊缝形成方式
熔化和深穿入式成形
(3) 电子束焊接深穿入式焊缝形成机制
过程演示

§2.2 电子束焊接原理
电子束深穿入过程示意图

§2.2 电子束焊接原理

2.2.3 电子束输入功率分配
W1 wenku.baidu.come W4 W3
We=W1+W2+W3+W4
简化为:
x
材料表面
WeW1+W2
(2)电子在磁场中的运动

§2.2 电子束焊接原理
• 2.2.1电子束形成
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

§2.2 电子束焊接原理
2.2.2 电子束焊缝形成 (1) 电子束焊接加热特点
电子射程 热能发生区
We-W4
W2
电子束直径

§2.2 电子束焊接原理

2.2.4 电子束焊接熔池受力分析
Fe + Fa Fs + Fg
简化为:
Fa Fs + Fg

§2.3 电子束焊接设备
• 2.3.1 电子束焊接设备分类 (1) 主要生产研制机构
– – – – 德国PTR和IGM公司、PROBEAM公司 法国TECHMETA(泰克米特)公司 英国的CVE公司 乌克兰巴东焊接研究所
– 北京航空工艺研究所 – 中科院沈阳金属所 – 桂林电器科学研究所

§2.3 电子束焊接设备
(2) 分类
按照真空室压力:
– 高真空电子束焊机 – 低真空电子束焊机 – 非真空电子束焊机
按照加速电压:
– 高压型电子束焊机 – 中压型电子束焊机 – 低压型电子束焊机
按照电子枪固定方式:
– 动枪式电子束焊机 – 定枪式电子束焊机
电子束焊接(EBW)
(第二章 电子束焊接原理及设备)
张秉刚 哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室
§2.1 电子光学基础

2.1.1 电子的发射
(1)空间电荷限制发射
(2)温度限制发射
(3)肖特基发射
§2.1 电子光学基础
(1)空间电荷限制发射
查理——朗缪尔定律:
V J c k1 2 d
3/ 2
V——加到A、C之间的电位 d——A和C之间距离 k1——由被拉出的粒子特性决定的常数
§2.1 电子光学基础
(2)温度限制发射 李查生——道斯曼公式:
J s k 2T expe0 / kT
2
k2——常数; φ0——阴极金属的逸出功 T——阴极温度 e——电子电荷 k——玻尔兹曼常数
法国TECHMETA公司 MEDARD 43型: Chamber dimensions: 500 ×500×500; Operating voltage:60KV; Power:6KW
LARA 52型: Chamber dimensions: 350×600×800; Operating voltage:60KV; Power:30KW
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