特种焊接技术电子束焊教学文案.ppt

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1、第一单元电子束焊(EBW)通过本单元的学习，了解电子束焊的的基本原理、工艺特点及应用范围，熟悉电子束焊接设备，能够分析金属材料对电子束焊工艺的适应性，并制定焊接工艺，掌握电子束焊的基本操作方法与安全防护知识。知识模块一电子束焊概述电子束焊（ElectronicBeamWelding，EBW）是指在真空或非真空环境中，利用汇聚的高速电子流轰击焊件接缝处所产生的热能，使被焊金属熔合的一种焊接方法。1948年德国科学家发现电子束可以用来加工材料，1951年对红宝石打孔和图案刻蚀；1954年法国科学家探索了真空电子束法（焊接活泼金属），1958年第一台工业用电子束焊机出售给美国西屋公司。几十年来，电子

2、束焊创造了巨大的经济及社会效益。应用领域:航空与航天：飞行器构件；喷气发动机构件。动力与原子能：压力容器；气轮机喷管隔板；核反应堆的芯子与真空容器。电子与医疗：继电器壳体；压力传感器；心脏起搏器壳体。电机与仪表：电机定子、转子的叠片；膜盒。汽车工业：变速齿轮；同步器与齿轮；点火分配器；短轴与车轴；后桥。其他方面：双金属锯条、热敏元件、冷却器、轴承环、滚刀。能力知识点1电子束焊接的基本原理阴极：发射电子阳极：电子定向运动聚束极：控制电子，三极枪聚焦透镜：聚焦偏转系统：T型或其他接头需要合轴系统：消除像差或球差小孔效应电子束焊件熔化液态金属蒸发液面压凹通道底部待熔金属轰击高温伴随原子反作用力凹度增

3、加继续轰击小孔的周围被液态金属包围。随着子束与焊件的相对移动，液态金属沿小孔周围流向熔池后部，逐渐冷却、凝固形成了焊缝。在电子束焊接过程中，焊接熔池始终存在一个匙孔。等离子弧焊形成“穿孔”的原理是什么？形成小孔和熔池的形貌与焊接工艺参数有关。在大功率的电子束焊接中，电子束的功率密度可达106～108W/cm2，足以获得很深的穿透效应和很大的深宽比。当电子束的功率密度低于105W/cm2时，电子束的穿透能力较小，金属的熔化过程与电弧焊时相似，焊缝熔深较浅。电子束焊接质量与束流强度、加速电压、焊接速度、电子束斑点质量以及被焊材料的热物理性能等因素有密切的关系。能力知识点2电子束焊的特点及分类一、电

4、子束焊的特点1、优点功率密度高：Pmax=100kW,Pd=106～108w/cm2焊缝深宽比大：60:1,t=0.1～300mm焊接速度快:HAZ小，变形小；焊缝组织性能好焊缝纯度高：真空合金元素烧损少，能避免晶粒长大，使接头性能改善，焊缝抗蚀性好。防止熔化金属受氢、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适用性强：参数可调范围大，可以实现复杂接缝的自动焊接；焊接难以接近部位的焊缝。可焊材料多：金属、非金属等再现性好：易于实现机械化、自动化控制，提高了产品质量的稳定性。可简化加工工艺：可将复杂的或大型整体结构件分为易于加工、简单或小型部件，用电子束焊将其焊接为一个整体，减少加工

5、难度，节省材料，简化工艺2．电子束焊的缺点（1）设备复杂，一次性投资大，费用较昂贵；（2）电子束焊要求接头位置准确，间隙小而且均匀，焊前对接头加工、装配要求严格；（3）真空电子束焊接时，被焊工件尺寸和形状常常受到工作室的限制；（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，需要操作人员严加防护。二、电子束焊的分类高真空：10－4～10－1Pa，工作室和电子枪共用或各有一套真空系统，适于活泼属、难熔或质量要求高的工件焊接，也适用于各种形状复杂零件的精密焊接。不足之处是工件尺寸受真空室容积限制；此外，抽真空需要辅助时间，影响生产效率。低真空：10－1～10Pa工作室，

6、电子枪10－3Pa，各有一套真空系统，效率高，适于批量生产非真空：电子束在高真空下，工件在大气压环境中，电子枪距离工件20～50mm，质量要求低工件焊接。局部真空：工件焊接部位在真空中，适于大型工件随着气压的升高，发散逐渐增大，焊缝深宽比减小。能力知识点3电子束焊的适用范围工业部门应用实例航天航空喷气发动机部件、起落架、机舱段框架、精密传动件、火箭助推器、高压气瓶、火箭发动机部件等汽车制造变速箱齿轮、行星齿轮框架、后桥、汽缸、离合器、发动机增压器涡轮等核能工业燃料原件、反应堆、压力容器及管道、加速器部件、燃料棒、支架、导向筒、蒸发器等电子器件集成电路、密封包装、电子计算机的磁芯存储器、行式打印

7、机用小锤、微型继电器、微型组件、薄膜电阻、电子管、加热器等电力电动机整流子片、双金属式整流子、汽轮机定子、电站锅炉联箱与管子的焊接等化工压力容器、球形储罐、热交换器、环形传动带、管子与法兰的焊接等重型机械厚板焊接、超厚板压力容器的焊接等再制造修补修复有缺陷的容器、设计修改后要求的返修件、裂纹补焊、补强焊、堆焊等其他双金属锯条、钼坩锅、波纹管、管道精密加工、切割等大功率电子枪的开发日本大阪大学研制6