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电子束焊接是指使用加速和聚焦的电子束轰击真空或非真空中的焊接表面,以熔化待焊接的工件。真空电子束焊接是应用广泛的电子束焊接。电子是物质的基本粒子,通常在原子核周围高速运动。当电子被给予一定的能量时,它们会跳出轨道。加热阴极使其释放并形成自由电子云。当电压增加到30至200千伏时,电子将加速并向阳极移动。
直到近,电子束焊接都被认为是一个非常复杂的过程,不容易控制。但是现代化的工厂和控制技术使其易于操作,使得工业界越来越多地转向该技术,因为它提供了许多优势,特别是在以前被认为难以焊接的应用领域。
电子束过程产生深、平行且狭窄的焊缝。角变形和横向收缩以及其他干扰的影响是小的。它的应用范围非常广泛,包括从焊接小的部件到接合单次操作壁厚超过150mm的工件。这些优点还有利于机械部件的设计、航空航天工业中单个部件的加工、建造船只和新能源车以及汽车大批系列的生产。
通常,电子与原子紧紧绑定,但它们可以通过提供能量从原子壳中释放出来。在电子束焊接中,加热阴极产生自由电子云,然后阳极会强烈得使之加速。通过控制网络和电磁透镜将这些自由的电子聚焦成光束。电子束的速度能达到1/3-2/3的光速。由于电子束很容易被磁偏转,因此可以控制。
与电子束焊接一样,电弧焊接工艺近年来也大有发展。相比之下,电子束焊接的成本几乎与焊接材料无关,因为不需要填料材料。辅助工艺成本基本限于功耗,与其他聚变焊接工艺相比,功耗非常低。此外,无需任何气体或相应的粉末来保护焊池,因为工艺产生的真空可提供佳的边界条件。
电子束焊接因具有不用焊条、不易氧化、工艺重复性好及热变形量小的优点而广泛应用于航空航天、原子能、及、汽车和电气电工仪表等众多行业。电子束焊接的基本原理是电子枪中的阴极由于直接或间接加热而发射电子,该电子在高压静电场的加速下再通过电磁场的聚焦就可以形成能量密度的电子束,用此电子束去轰击工件,的动能转化为热能,使焊接处工件熔化,形成熔池,从而实现对工件的焊接。