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1、商丘科技职业学院毕业论文（设计）摘要特种加工之电子束加工技术在国际上日趋成熟，应用范围广。国外定型生产的40kV～300kV的电子枪(以60kV、150kV为主)，已普遍采用CNC控制，多坐标联动，自动化程度高。电子束焊接已成功地应用在特种材料、异种材料、空间复杂曲线、变截面焊接等方面。目前正在研究焊缝自动跟踪、填丝焊接、非真空焊接等，最大焊接熔深可达300mm，焊缝深宽比20：1。电子束焊已用于运载火箭、航天飞机等主承力构件大型结构的组合焊接，以及飞机梁、框、起落架部件、发动机整体转子、机匣、功率轴等
2、重要结构件和核动力装置压力容器的制造。如：F-22战斗机采用先进的电子束焊接，减轻了飞机重量，提高了整机的性能；“苏-27”及其它系列飞机中的大量承力构件，如起落架、承力隔框等，均采用了高压电子束焊接技术。电子束加工技术是近年发展起来的一种先进制造技术，其在材料表面改性、机械加工等方面的应用已受到广泛关注。主要介绍电子束在表面工程、打孔和焊接等方面的应用。关键词：电子束加工原理工业应用I商丘科技职业学院毕业论文（设计）目录摘要.......................................
3、................................Ⅰ第一章电子束技术在国内外的发展现状1第二章电子束加工原理和特点22.1电子束的分类22.1.1电子束热加工22.1.2电子束非热加工32.2电子束的特点3第三章电子束技术在材料加工的应用53.1电子束技术在表面工程中的应用53.1.1电子束表面改性53.1.2电子束物理气相沉积53.2电子束技术在其他工业领域中的应用63.2.1电子束打孔63.2.2电子束焊接73.2.3电子束刻蚀和电子束钻孔73.2.4电子束熔炼7结束语9参考文献10I
4、商丘科技职业学院毕业论文（设计）第一章电子束技术在国内外的发展现状电子束加工是利用高功率密度的电子束冲击工件时所产生的热能使材料熔化、气化的特种加工方法，简称为EBM。电子束加工是由德国的科学家K.H.施泰格瓦尔特于1948年发明的，当时主要用于焊接。1949年,德国首次利用电子束在厚度为0.5mm的不锈钢板上加工出直径为<0.2mm的小孔。从而开辟了电子束在材料加工领域的新天地。1957年法国原子能委员会萨克莱核子研究中心研制成功世界上第一台用于生产的电子束焊接机,其优良的焊接质量引起人们广泛重视。2
5、0世纪60年代初期,人们已经成功地将电子束打孔、铣切、焊接、镀膜和熔炼等工艺技术应用到各工业部门中,促进了尖端技术的发展。微电子学的发展对集成电路元件的集成度要求不断提高,因而对光刻工艺提出了更高的要求,扫描电子束曝光机研制成功并在20世纪70年代进入市场,使得制造掩膜或器件所能达到的最小线宽已小于0.5μm。近年来,国外对电子束焊接及其他电子束加工技术的研究主要在于以下几个方面:1)完善超高能密度电热源装置;2)掌握电子束品质及与材料的交换行为特性,改进加工工艺技术;3)通过计算机CNC控制提高设备柔
6、性以扩大应用领域。我国自20世纪60年代初期开始研究电子束加工工艺,经过多年的实践,在该领域也取得了一定成果。大连理工大学三束材料改性国家重点实验室,采用电子束对材料表面进行照射,研究其对材料表面的改性。吉林大学关庆丰教授带领的科研小组,对于强流脉冲电子束作用下金属材料微观组织结构的形成与性能进行研究。张万金教授对于采用电子束辐照对新型质子交换膜的合成及性能的影响进行研究等。9商丘科技职业学院毕业论文（设计）第二章电子束加工原理和特点电子束流是由高压加速装置在真空条件下形成束斑极小的高能电子流,属于高能
7、密度束流(HEDB),真空电子束的功率密度大于106W/cm2,极限功率为300kW。电子束加工是以高能电子束流作为热源,对工件或材料实施特殊的加工,是一种完全不同于传统机械加工的新工艺,其加工原理如图2-1所示。图2-1电子束原理2.1电子束的分类按照电子束加工所产生的效应,可以将其分为两大类:电子束热加工和电子束非热加工。2.1.1电子束热加工电子束热加工是将电子束的动能在材料表面转化成热能,以实现对材料的加工,其中包括:1)电子束精微加工。可完成打孔、切缝和刻槽等工艺,这种设备一般都采用微机控制,
8、9商丘科技职业学院毕业论文（设计）并且常为一机多用;2)电子束焊接。与其他电子束加工设备不同之处在于,除高真空电子束焊机之外,还有低真空、非真空和局部真空等类型;3)电子束镀膜。可蒸镀金属膜和介质膜;4)电子束熔炼。包括难熔金属的精炼,合金材料的制造以及超纯单晶体的拉制等;5)电子束热处理。包括金属材料的局部热处理以及对离子注入后半导体材料的退火等。上述各种电子束加工总称为高能量密度电子束加工。电子由电子枪的阴极发出,通过聚束极汇聚成电子束
