電子束焊是利用會(huì)聚的高速電子流轟擊工件接縫處所產(chǎn)生的熱能,使金屬熔合的一種焊接方法。電子轟擊工件時(shí),動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮。電子束作為焊接熱源有兩個(gè)明顯的特點(diǎn):
1、功率密度高 電子束焊接時(shí)常用的加速電壓范圍為30~150kV,電子束電流20~1000mA,電子束焦點(diǎn)直徑約為0.1~1mm,這樣,電子束功率密度可達(dá)106W/cm2以上。
2、精確、快速的可控性 作為物質(zhì)基本粒子的電子具有極小的質(zhì)量(9.1×10-31kg)和一定的負(fù)電荷(1.6×10-19C),電子的荷質(zhì)比高達(dá)1.76×1011C/kg,通過(guò)電場(chǎng)、磁場(chǎng)對(duì)電子束可作快速而精確的控制。電子束的這一特點(diǎn)明顯地優(yōu)于激光束,后者只能用透境和反射鏡控制,速度慢。
基于電子束的上述特點(diǎn)和焊接時(shí)的真空條件,電子束焊接具有下列主要優(yōu)缺點(diǎn)。
1、優(yōu)點(diǎn):
1)電子束穿透能力強(qiáng),焊縫深寬比大。目前,電子束焊縫的深寬比可達(dá)到60:1。焊接厚板時(shí)可以不開(kāi)坡口實(shí)現(xiàn)單道焊,比電弧焊可以節(jié)省輔助材料和能源的消耗。
2)焊接速度快,熱影響區(qū)小,焊接變形小。對(duì)精加工的工件可用作最后連接工序,焊后工件仍保持足夠高的精度。
3)真空電子束焊接不僅可以防止熔化金屬受到氧、氮等有害氣體的污染,而且有利于焊縫金屬的除氣和凈化,因而特別適于活潑金屬的焊接。也常用電子束焊接真空密封元件,焊后元件內(nèi)部保持在真空狀態(tài)。
4)電子束在真空中可以傳到較遠(yuǎn)的位置上進(jìn)行焊接,因而也可以焊接難以接近部位的接縫。
5)通過(guò)控制電子束的偏移,可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜接縫的自動(dòng)焊接?梢酝ㄟ^(guò)電子束掃描熔池來(lái)消除缺陷,提高接頭質(zhì)量。
2、缺點(diǎn):
1)設(shè)備比較復(fù)雜、費(fèi)用比較昂貴。
2)焊接前對(duì)接頭加工、裝配要求嚴(yán)格,以保證接頭位置準(zhǔn)確、間隙小而且均勻。
3)真空電子束焊接時(shí),被焊工件尺寸和形狀常常受到工作室的限制。
4)電子束易受雜散電磁場(chǎng)的干擾,影響焊接質(zhì)量。
5)電子束焊接時(shí)產(chǎn)生的X射線需要嚴(yán)加防護(hù)以保證操作人員的健康和安全。