因?yàn)殡娮邮哪芰糠浅8?,?.8mm鋼板來說,焊接速度可達(dá)200mm/s,如果要焊接200mm厚的錳鋼,焊速也可達(dá)300mm/min,這是常規(guī)焊接方法可望而不可即的。正是由于焊速快,溫度高,所以焊接熔區(qū)非常小,這就決定了輸入能量比常規(guī)焊接小得多,因此熱影響區(qū)就很小,這對材料本身性能影響就小,這對各類敏感器探頭的封裝是非常有利的。
電子束不僅能量密度高而且可調(diào)整,被焊零件的厚度可薄至0.05mm,厚至300mm(鋼)如果要是鋁可達(dá)到550mm,主要的是不用開坡口一次就焊透。因?yàn)楹附釉谡婵罩羞M(jìn)行,可以避免空氣中的氫和氧對焊縫的影響,可的完成對較活性的材料焊接,如鉬、鈾、鈦等。對于兩種物理性質(zhì)差別很大的材料也可焊接,比如非常薄的銅片與非常厚的鋼制零件焊接到一起。
經(jīng)過電子槍產(chǎn)生,并由高壓加速和電子光學(xué)系統(tǒng)匯聚成的功率密度很高的電子束撞擊到工件表面,電子的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為熱能,使金屬迅速熔化和蒸發(fā)。在高壓金屬蒸汽的作用下,熔化的金屬被排開,電子束就能繼續(xù)撞擊深處的固態(tài)金屬,同時(shí)很快在被焊工件上鉆出一個(gè)鎖性小孔,小孔的周圍被液態(tài)金屬包圍。隨著電子束與工件的相對移動(dòng),液態(tài)金屬沿小孔周圍流向熔池后部,逐漸冷卻、凝固形成焊縫。
電子束焊對零件焊接部位的清潔度要求較高。在焊接前要將焊接表面的油、銹、氧化物以及其他雜質(zhì)清除干凈。少數(shù)零件焊接時(shí),可用汽油清洗去油污,再用丙酮擦洗脫水和脫脂;大批量零件進(jìn)行焊接時(shí),可采用機(jī)械化清洗方式。清洗完畢后,在矩時(shí)間內(nèi)進(jìn)行焊接。
近年來,焊接研究所提出了新型非真空電子束焊接方法,即電子束-等離子弧焊接。它采用電子束與等離子弧相串聯(lián),疊加起來進(jìn)行焊接,電子束通過真空和等離子槍的陰極進(jìn)入大氣,穿過等離子弧后熔化金屬進(jìn)行焊接。這樣可以減小電子束的能量損失,也有助于穩(wěn)定等離子弧,等離子弧可以很好的保護(hù)焊接熔池,并作為附加熱源預(yù)熱工件,有助于改善焊縫成形,增加熔深。
與傳統(tǒng)電子束焊相比,活性電子束焊的特點(diǎn)為:
?、偈褂没钚詣┛擅黠@減小熔池上部寬度,改變?nèi)鄢匦螤睢?br />
?、赟iO2、TiO2、Cr2O3單組元活性劑對電子束焊接熔深增加有影響。
?、塾蒘iO2、TiO2、Cr2O3等組成的多組元不銹鋼電子束焊活性劑,可使聚焦電子束焊接熔深增加兩倍多。
?、苁褂没钚詣┖?,聚焦電流和束流對電子束焊熔深增加有影響。
電子束焊接技術(shù)因其高能量密度和優(yōu)良的焊縫質(zhì)量,率先在國內(nèi)航空工業(yè)得到應(yīng)用。發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)工業(yè)中已廣泛應(yīng)用了電子束焊接技術(shù),取得了很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,該項(xiàng)技術(shù)從上世紀(jì)八十年代開始逐步在向民用工業(yè)轉(zhuǎn)化。汽車工業(yè)、機(jī)械工業(yè)等已廣泛應(yīng)用該技術(shù).
在大氣的環(huán)境下,高速運(yùn)動(dòng)的電子遇到大氣中的空氣分子,會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的反射,折射,散射等現(xiàn)象,這樣電子束的能量會(huì)消耗殆盡,等到達(dá)要焊接的工件,幾乎不能穿透厚一點(diǎn)的金屬;即使所剩的能量很高,在大氣狀態(tài)下焊接,焊接的質(zhì)量也很難,比如氣孔等;基于安全角度進(jìn)行考慮,因?yàn)殡娮邮附舆^程中會(huì)有X射線產(chǎn)生,對人體的危害是比較大的,有真空室就可以通過真空室來消除這個(gè)影響。
大銅件的焊接和小銅件的焊接又是不一樣的,為什么呢?很顯然,熱容量不一樣,小銅件和大銅件的焊接時(shí)候的熱輸入量是不成比例的,這就是銅和其他材料不一樣的地方。很多的設(shè)備由于功率不夠,或者加速電壓不夠高,焊接的深度就是打不到的。