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铝焊方法-EBW焊-电子束焊

 

EBW焊-电子束焊:电子束焊简称EBW焊,一般是只在真空环境中,利用会聚的高速电子流轰击焊件连接部位所产生的热能,使被焊接金属熔合的一种焊接方法。电子束焊在工业上的应用已有40多年的历史,其技术的诞生和最初应用主要是为满足当时核能工业的焊接需求。目前,电子束焊已经扩大应用到航空、航天、汽车、电机、电子电器、工程机械、重型计息、造船和能源等工业部分。几十年来电子束焊创造了巨大的经济和社会效益。
EBW焊-电子束焊的原理:
电子束从电子枪中产生。电子枪常以热发射或场致发射的方式发射电子,在加速电压的作用下,电子被加到光速的0.3~0.7倍,具有一定的动能,经过电子枪中静电透镜和电磁透镜的作用,电子会聚成功功率密度很高的电子束。
电子束撞击到焊件表面,电子的动能就转变为热能,使金属迅速融化和蒸发。电子束作为焊接热源具有两个明显的特征:在高压金属蒸汽的作用下熔化的金属被排开,电子束就能继续撞击深处的金属,很快在被焊工件上钻出一个匙孔。小孔的周围被液态金属包围。随着电子束与焊件的相对移动,液态金属沿着小口周围流向熔池后部逐渐冷却,凝固形成焊缝。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。由一般焊接方法的热导焊转变为穿孔焊,这是包括激光焊、等离子弧焊在内的高能束流焊接的共同特点。
电子束传送到焊接接头的热量和其熔化金属的效果与束流强度、加速电压、焊接速度、电子束斑点质量以及被焊才能的性能有密切的关系。
EBW焊-电子束焊特点:
1.功率密度高;电子束焊接时常用的加速电压范围作为30~150KV,电子束电流为20~100mA,电子束焦点直接约为0.1~1mm,这样的电子束密度可达10000000W/cm2,属于高能束流。
2.精确、快速的可控性;电子具有极小的质量和一定的电荷,通过电场、磁场对电子束可作快速而精确的控制。这一特点明显优于激光束流的控制。

电子束焊的优点:
1.电子束穿透能力强,焊缝深宽比大,可达到60:1,可一次焊透0.1~300MM厚度的不锈钢板。
2.焊接速度大,热影响区小,焊接变形小。电子束焊接速度一般在1 m/min以上,电子束焊的热影响区很小,有时几乎不存在。焊接热输入小已经平行焊缝的特点使得电子束焊接的变形比较小,可以用作精加工构件的最后连接工序,焊后仍保持足够搞的尺寸精度。
3.焊缝纯洁度高,接头质量好。真空电子束焊接不仅可以防止熔化金属受到氢、氧、氮等有害气体的污染,而且有利于焊缝金属的除气和净化,因而特别适于活泼金属的焊接。对于真空密封元件,也常采用电子束焊接,可以保证焊后原件内部保持真空状态。
4.再现性好,工艺适应性强。可焊材料多。电子束焊接参数易于实现机械化、自动化控制,重复性、再现性好,提高产品质量的稳定。电子束焊工艺参数易于精确调整,束流便于偏转,对焊接结构有广泛的适应性。电子束焊不仅能焊接金属盒异种金属材料的接头,还可焊接非金属材料,如陶瓷、石英玻璃灯。
5.可简化加工工艺。可将重复的或大型整体加工焊件分解为易加工的、简单的或小型不见,用电子束焊接为一个整体,减小加工难度,节省材料,简化工艺。

电子束焊的缺点:
1.设备比较复杂,投资大,费用昂贵。
2.电子束焊要求接头位置准确,间隙小而且均匀,因而对接头焊接前加工、装配要求严格。
3.真空电子束焊接时,被焊工件尺寸和形状受到真空室尺寸的限制。
4.电子束易受杂散电磁场的干扰,影响焊接质量。
5.电子束焊接时产生X射线,操作人员必须严加防护。

电子束焊特别适合难熔合金和南焊材料的焊接,具有焊深大,焊缝性能好,焊接变形小,焊接精度高等优点。在核电、宇航、汽车、压力容器及工具制造等工业中得到了广泛的应用。

电子束焊的分类:高压电子束、中压电子束、低压电子束。工业领域常用的高压真空电子束焊机的加速电压为150KV,功率一般都小于40KW,中压电子束焊接的加速电压为60KV,功率一般小于75KW。

铝合金电子束焊,由于焊接速度大,熔池凝固速度也大,这些因素易促成焊缝金属产生气孔。因此铝合金电子束焊接时,必须采用高真空;铝合金电子束焊对束流十分敏感,必须选择合适的焊接工艺参数。

对于非热处理强化的铝合金,电子束焊接技术多用于大厚件、薄壁件、精密件。对于热处理强化的高强度铝合金,电子束焊接技术多用于航空航天工业内的大型轻质飞行器结构。

电子束焊具有高功率密度、焊接速度快,热输入低,焊缝深宽比大,焊接接头强度系数搞,焊接热影响区窄,在大厚度构件和特殊材料的焊接中获得了广泛的应用。
电子束焊也是将来实现空间结构焊接和修复的关键技术。在太空中,由于天然的真空环境,无需配备真空室和真空系统,即可实现真空电子束焊,从而使电子束汗的工艺柔性大大提高。

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