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一、电子束焊接原理电子束焊接(EBW)是利用电子枪所产生的电子在阴阳极间的高电场作用下被拉出,并加速到很高速度,经一级或二级磁透镜聚焦后,形成密集的高速电子流,当其撞击在工件接缝处,其动能转化为热能,使材料迅速熔化而达到焊接的目的。高速电子在金属中的穿透能力非常弱,如在100kV加速电压下仅能穿透1/40mm,但电子束焊接所以能一次焊透甚至达数百毫米,这是因焊接过程中一部分材料迅速蒸发,其气流强大的反作用力迫使底面液体向四周排开,让出新的底面,电子束继续作用,过程连续不断进行,最后形成一又深又窄的焊缝。二、电子束焊接特点电子束焊接是一种先进的焊接方法,其特点和要求主要表现在如下几方面:由于电子束的能量密度很高,焊接速度快,焊件的热影响区和焊接变形极小,可作为零件的终加工工序。(2)电子束焊缝的深宽比大,可达10∶1~40∶1,而一般电弧焊的深宽比约为1∶,因此,可以实现大厚度、不开坡口的焊接场合。(3)可控性好。电子束焊接参数(电压、电流、焊接速度等)可以被精确控制,焊接时参数的重复性及稳定性好,能确保焊件的焊接质量。(4)可将难于整体加工的零件分解为容易加工的几部分,再用电子束焊的方法将其焊成整体,使复杂工序变得简单。(5)可用于不加填充焊丝的对接、角接、T形接等多种焊接场合。(6)因电子束焊焦点小而能量集中,对组焊件配合处的机械加工精度及装配质量有严格要求,对接焊缝的两边缘要求平整、贴紧,一般不留间隙。(7)为防止出现焊接裂纹等缺陷,对采用电子束焊接的零件材料,%,%时,裂纹就很难避免,且对焊接工艺的要求也尤其高。三、电子束焊接的应用1、齿轮行业齿轮在机械工业是应用最广、用量最大的部件了,常用的齿轮生产是批量化的模具铸造或锻造而成,而对于没有专用机床设备的工厂来说,往往客户订购的产品数量不多,尤其是某些新产品的试制,加工的数量只有几件,在这种情况下,对于斜齿轮的加工,就不可能采用专机专刀来进行了。以往对此类型的产品,曾采用过将斜齿轮和接合齿分开加工、待齿形加工好后再用手工电弧焊的方法把两者组焊成整体,但由于电弧焊焊接时间长,发热量大,使得工件变形量较大,导致最终的成品合格率都不够理想。在总结以往加工工艺方法的基础上采用了新工艺———电子束焊接。由于电子束焊接时间极短,由发热引起的焊接变形极微小。对这批加工的产品进行了焊接前、后的检验,同样以齿轮内孔为定位基准,检验斜齿轮与接合齿的齿圈跳动量,实测结果表明,焊接前、。可见,对于利用电子束焊接加工的齿轮产品来说,只要控制好焊接前各组件的加工精度,焊接后的产品质量是完全可以保证的。2、航空航天领域在航空发动机低压风扇机匣的制造过程中,为了减轻发动机的重量,新型发动机风扇机匣采用钛合金制造,采用机匣外环与静子叶片电子束焊接的工艺,简化了制造工艺,同时在钛合金的焊接过程中,电子束焊接在真空中进行,完全避免了钛合金在大气中焊接存在的氧化问题,电子束焊接热输入量小,零件变形小,可以实现数控编程一次完成焊接,生产效率高,焊接质量好。液压作动筒在发动机上调节尾喷管的喷口大小,属于发动机上的关键件。在某机液压作动筒的制造过程中,活塞上装有橡胶密封圈,采用电子束焊接将盖和衬筒连接起来。由于液压作动筒壁厚较小,焊接过程中必须严格