快速电子束加工技术

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1、快速扫描电子束加工技术摘要：先进制造技术己在我国得到了广泛的使用，随着制造工业的进步，数控加工己逐步主导了传统的机械加工，员工对特种加工的认识与了解需求也越来越大，对于数控技术大家都可以较为容易理解为计算机控制原理，但对于电加工技术的认识就比较少了，因此我认为有必要与大家共同探讨数控电加工设备，了解一下未来工业成就的支柱。关键词：电子束原理毛化焊接打孔什么是电子束加工近年来，随着电磁场控制技术的发展，并结合电子束在磁场中易控的特点，开发了一种新型的电子束加工方法——快速扫描电子束加工技术。电子朿加工是利用高能量密度的电子朿对材料进行加工处理的方法，电子朿作为一

2、种热源，通过调整其能量密度、束斑直径、束流作用吋间和材料本身的热物理特性，可以产生加热、熔化和汽化等多种加热效果。电子束加工包括焊接、打孔、热处理、表面加工、熔炼、镀膜、物理气相沉积、雕刻以及电子束曝光等,其中电子束焊接是发展最快、应用最广泛的一种电子束加工技术。电子束加工的特点是功率密度大，能在瞬间将能量传给工件，而且电子朿的能量和位置可以用电磁场精确和迅速地调节，实现计算机控制。因此，电子束加工技术广泛应用于制造加工的许多领域，如航空航天、电子、汽车、核工业等，是一种重要的加工方法。电子束加工的原理快速扫描电子束加工技术的就是通过对电子枪偏转线圈和聚焦线圈

3、的控制，使电子束在工件上按特定的轨迹、速率和能量快速偏转而实现快速扫描电子束加工。由于电子束几乎没有质量和惯性，可以实现非接触的偏转，而且通过电压控制，可以在不同的位罝切换时控制束流通断，这样，束流就可以在构件的不同位置以极高的频率切换。由于材料的热惯性，通过朿流与材料的相互作用，在这些位置上就会同时产生冶金效果，实现电子束的扫描加工。如果在不同的束流之间改变聚焦位置或者束流强度，则可以实现多功能加工技术，如多束流加工技术、电子束“毛化”技术以及电子束快速成型技术等。多束流电子束加工是指采用2束以上的电子束对材料或结构进行处理和加工的一种方法。多朿流电子朿可以

4、由多个电子枪产生，也可以由1个电子枪通过电磁场的控制而产生。电子束在不同的位置快速移动，由于移动的频率很高从而产生多束的效果。电子束“毛化”技术此技术是英国焊接研究所等人近年来发明的一种新型电子朿加工技术，它借助于电磁场对电子束的复杂扫描控制而在金属材料表面产生特殊的成形效果。其基本过程是在真空环境屮，通过快速响应偏转线圈和复杂信号控制程序精确控制电子束流，使其按照某种特定的方式、特定的规律、一定的速度和能量作用于材料表面，并在材料表面形成金属的微小熔池。一旦材料开始形成熔池，电子束将通过磁场的扫描控制被迅速转移到其他位置，而熔化的液态金属在表面张力及金属蒸汽

5、压力的共同作用下，向束流移动相反的方向流动，并在熔池后方快速冷却、凝同。随着束流的重复扫描，熔池前端的金属被继续转移到熔池后端，经过不断的堆积、冷却、凝固，逐渐形成一定形状和大小的“凸起”（毛刺），产生表面“毛化”的效果，而在熔池前端形成很小的凹坑或者凹槽状的“刻蚀”。电子束快速成型技术是一种集成了计算机、数控、电子束和新材料等技术而发展起来的先进制造技术。电子束在计算机的控制不按零件截面轮廓的信息有选择地熔化金属粉末，并通过层层堆积，直至整个零件全部熔化完成；最后，去除多余的粉末便得到所需的三维产品。与激光及等离子束快速成型和比，电子束快速成型技术具有能量利

6、用率高、加工速度快、运行成木低、高真空保护等优点,是高性能复杂粉末冶金件的理想快速制造技术。电子柬焊接技术电子柬焊接具有焊缝深宽比大，焊接速度快，工件热变形小，焊缝物理性能好，工艺适应性强等优点，并且能改善接头机械性能、减少缺陷、保证焊接稳定性和重复性，因而具有极为广阔的应用前景电子束焊接的加工范围极为广泛，尤其在焊接大蔓铝合金零件屮，电子柬焊接工艺具有极大的优势，并且可用于不同金属之间的连接。四欧采用电子柬代替过去的氩弧焊焊接大型铝合金简体，在提高生产效率的同时得到了性能良好的焊接接头。美国和日本均采用电子束焊接工艺加工发电厂汽轮机的定子部件。美国近年来还在

7、大型飞机制造中广泛应甩电子柬焊接工艺。电子束物理气相沉积技术电子束物理气相沉积是利用高速运动的电子轰击沉积材料表面，使材料升温变成蒸气而凝聚在基体材料表面的1种表面加工工艺。根据该工艺沉积材料的性质，可以使涂层具有优良的隔热、耐磨、耐腐蚀和耐冲刷性能，从而对基体材料有一定的保护作用，因此，被广泛应用于航空、航天、船化。具有柱状结构的涂层在高温条件下抗剥落的能力较高。在控制工艺条件的前提下，可以使涂层与蒸发材料屮的相和元素含量保持一致，这是电子柬物理气相沉积的一大优点。而且它还可以蒸发易挥发的材料，例如铝。PVD主要应用于飞机发动机的涡轮叶片热障涂层，涂层厚度最

8、大可达300,涂层显微结构明显有利于抗