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电子束很细、工作距离长、易于控制,所以电子束可以焊接狭窄间隙的底部接头。这不仅可以用于生产过程,而且在修复报废零件时也非常有效。复杂形状的昂贵铸铁件常用电子束来修复。
对可达性差的接头只有满足以下条件才能进行电子束焊接:
(1)焊缝在电子枪允许的工作距离上;
(2)有足够宽的间隙允许电子束通过,以免焊接时误伤工件;
当束功率密度低于105W/cm2时,电子束的能量在工件表面将转换为热能,由于工件表面的散热条件较好,通过热传导的方式,熔池有向工件深层发展的趋势,此时焊缝熔深较浅,称为熔化成形。
当束功率密度增大到超过105W/cm2时,焊缝表面金属迅速熔化且剧烈蒸发,在蒸发反作用力的排斥下,熔池下凹,排开液态金属而露出新的固态金属表面,使电子束可以穿透到相当的深度,形成一个细长的束孔。
随着电子束的移动,束孔的金属不断熔化并被排斥到熔池后方,冷凝后形成焊缝,这种焊缝称为深穿入成形。电子束焊接中主要采用这种成形方法以发挥其深宽比较大的优点。
将活性剂应用于电子束焊也是目前活性焊接研究的重要领域之一。在一定条件下,活性剂对电子束焊的熔深影响很大,现已逐步形成了活性电子束焊的新技术。
与传统电子束焊相比,活性电子束焊的特点为:
①使用活性剂可明显减小熔池上部宽度,改变熔池形状。
②SiO2、TiO2、Cr2O3单组元活性剂对电子束焊接熔深增加有影响。
③由SiO2、TiO2、Cr2O3等组成的多组元不锈钢电子束焊活性剂,可使聚焦电子束焊接熔深增加两倍多。
④使用活性剂后,聚焦电流和束流对电子束焊熔深增加有影响。
焊件表面与电子枪的工作距离影响电子束的聚焦程度,工作距离变小时,电子束的压缩比增大,使电子束斑点直径变小,增加了电子柬功率密度。而工作距离太小,会使过多的金属蒸汽进入枪体造成放电。在不影响电子枪稳定工作的前提下,应尽可能采用短的工作距离。在本次试验中,采用水平的焊枪,在夹具设计完成后,已经确定了焊接的工作距离为455mm。这是所有焊接参数中,确定且不变的一个参数。
电子束焊对零件焊接部位的清洁度要求较高。在焊接前要将焊接表面的油、锈、氧化物以及其他杂质清除干净。少数零件焊接时,可用汽油清洗去油污,再用丙酮擦洗脱水和脱脂;大批量零件进行焊接时,可采用机械化清洗方式。清洗完毕后,在矩时间内进行焊接。
由于焊缝及其热影响区发生了复杂的物理化学变化,其组织成分和性能已不同于母材,所以焊接后一般要通过热处理来改善焊缝和热影响区的组织,消除残余应力,促使残余的氢逸出,从而提高焊接接头的韧性,增强零件抵抗应力腐蚀的能力,零件形状和尺寸的长期稳定。
波宾集团Pro-beam Group,是电子束技术的。波宾为焊接、硬化、微钻孔和表面涂层提供服务和设备。在过去的45 年来,来自40 多个国家的客户已经信赖波宾的解决方案。本公司在德国、中国和美国设有5 个办事处,员工总数超过430 人。公司总部设在德国慕尼黑。波宾集团是电子束和激光技术领域的企业,我们可提供电子束焊接和钻孔以及表面镀膜等工艺技术的全面解决方案。我们的客户可根据需要委托波宾进行合约制造,也可从波宾处购买为客户定制的设备。此外,凭借我们的技术专长,我们在开发环节即可作为合作伙伴,帮助客户一起打造一套的生产工艺。
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