电子束焊设备讲义只是课件.ppt

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1、电子束焊设备讲义一、电子束焊机的组成真空电子束焊机组成工作室（真空室）电气控制系统电子枪高压电源真空系统工作台辅助装置(一）电子枪电子枪组成阳极聚焦线圈阴极栅级（偏压电极）电子束焊机中用以产生电子并使之汇聚成电子束的装置称为电子枪。它是电子束焊接设备的核心部件。1.电子枪的作用及结构组成二极枪三极枪电子枪有4个主要作用：1.从阴极发射电子；2.使电子在阴极到阳极间得到加速，并形成束流；3.用磁聚焦线圈将电子束聚焦；4.用偏转线圈使束流产生偏转。偏压电极聚焦线圈阴极阳极阴极处于高的负电位，它与接地的阳极之间形成电子束的加速电场。

2、偏压电极（又称栅极）相对于阴极呈负电位，通过调节其负电位的大小、改变偏压电极形状及位置可以调节电子束流的大小和改变电子束的形状。又称电磁透镜，其作用是将电子束流聚焦到工件的焊缝上，这样既增加了电子束焊接的工作距离，而且又易于对其控制和调节。偏转线圈使电子束的束斑对准被焊工件的接缝或在焊缝区作有规律的周期性运动。偏转方向和偏转量可通过改变偏转线圈中的电流方向及大小来调节。三极电子枪的结构及各部分作用2.电子枪中的阴极阴极材料：采用热电子发射能力强而且不易“中毒”的材料，常用钨、钽、六硼化镧（LaB6)等。六硼化镧钍钨在较低的工作

3、温度下具有很强的发射电子的能力，常用作大功率电子枪的间接加热式阴极。这种阴极在工作过程中遭受离子的轰击，会改变其形状和成分，使发射电子的能力随着阴极使用的时间有所变化。热电子发射能力强，但在长期工作中，正离子的轰击也会使表面成分发生变化，影响其发射电子的稳定性。钨或钽制成直热式阴极结构简单，但要防止阴极的热变形和补偿加热电流的磁场对电子束的偏转作用。3．电子枪的稳定性、重复性电子枪的稳定性、重复性直接影响焊接质量。影响电子枪稳定性的主要原因是高压放电，特别是大功率电子枪（＞30kw）在焊接过程中产生的放电现象，易造成高压击穿.

4、为了解决高压放电现象，可设置两个聚焦线圈并在电子束通道上设置小直径光阑，以减少金属蒸气和离子对电子枪工作稳定性的影响。同时，双聚焦还增加了调节电子束形状的可能性。电子枪的重复性取决于电子枪的设计精度、制造精度以及控制技术等。4．电子枪的安装电子枪通常安装在真空室外部。垂直焊时，位于真空室顶部；水平焊时，位于真空室侧面，根据需要可使电子枪沿真空室壁在一定范围内移动。有时电子枪安装在真空室内可移动的传动机构上，被称为动枪。（二）高压电源及控制系统1.高压电源作用：为电子枪提供加速电压、控制电压和灯丝加热电流。电源应密封在油箱体内，

5、以防止伤害人体及干扰设备的其他控制部分。纯净的变压器油既可作为绝缘介质，又可作为传热介质，将热量从电器元件传送到箱体外壁。电器元件都装在框架上，该框架又固定在油箱的盖板上，以便维修和调试。近年来，半导体高频大功率开关电源已应用到电子束焊机中，工作频率大幅度提高，用很小的滤波电容器，即可获得很小的纹波系数；放电时所释放出来的电能很少，减少了其危害性。另外，开关电源通断时间比接触器短得多，与高灵敏度微放电传感器联用，为抑制放电现象提供了有力手段。该类电源体积小，质量轻，如15kw高压油箱，外形尺寸为l100mmx500mmx100

6、mm，质量仅600kg。2.控制系统早期电子束焊机的控制系统仅限于控制电子束流的递减、电子束流的扫描及真空泵阀的开关。目前可编程控制器及计算机数控系统等已在电子束焊机上得到应用，使控制范围和精度大大提高。计算机数控系统除了控制焊机的真空系统和焊接程序外，还可实时控制电子参数、工作台的运动轨迹和速度，实现电子束扫描和焊缝自动跟踪。1.真空系统作用：对电子枪和真空室抽真空。（三）真空系统及真空室低真空泵油扩散泵也称为活塞式或叶片式机械泵，能够将电子枪和工作室从大气压抽到10Pa左右。油扩散泵不能直接在大气压下启动，必须与低真空泵配

7、合组成高真空抽气机组。用于将电子枪和工作室压强降到10-2Pa以下涡轮分子泵它是抽速极高的高真空泵，工作室真空度可达10-1～10-3Pa。较低的真空度可用机械泵获得，高真空则采用机械泵及扩散泵系统。涡轮分子泵无油蒸气污染，不需要预热，节省抽真空时间，适用于电子枪的真空系统。2.真空室对真空室的要求：良好的气密性足够的刚度、强度指标（能承受大气压）能防护X射线。真空室可用低碳钢板制成，以屏蔽外部磁场对电子束运动轨迹的干扰。工作室内表面应镀镍或进行其他的表面处理，以减少表面吸附气体、飞溅及油污等，缩短抽真空时间和便于真空室清洁的

8、工作。真空室通常开一个或几个窗口用以观察内部焊件及焊接情况。低压型电子束焊机（加速电压＜40kV）可以靠工作室钢板的厚度和合理设计工作室结构来防止X射线的泄漏。中、高压型电子束焊机（加速电压＞60kV）的电子枪和工作室必须设置严密的铅板防护层，铅板防护层应粘接在真空室的外壁上