電子束焊接的分類與應(yīng)用

2009-02-12 張以忱 東北大學(xué)

電子束焊可從以下兩個(gè)方面進(jìn)行分類,

① 按被焊接工件所處真空度的高低分為:

      高真空電子束焊:被焊工件放在真空度為5×1022Pa以上的工作室中進(jìn)行焊接。這種方法是目前應(yīng)用最為廣泛的。其缺點(diǎn)是工件大小受工作室尺寸的限制;

      低真空電子束焊:工作室真空度保持在1~10Pa。它與高真空電子束焊相比,具有真空系統(tǒng)簡(jiǎn)單、啟動(dòng)快、效率高。減弱了焊接時(shí)的金屬蒸發(fā)等;

      非真空電子束焊:它是將在真空條件下形成的電子束流,引入到大氣環(huán)境中對(duì)工件進(jìn)行焊接,為了保護(hù)焊縫金屬不受污染和減少電子束的散射。束流在進(jìn)入大氣中時(shí)先經(jīng)過充滿氦的氣室,然后與氦氣一起進(jìn)入到大氣中。非真空電子束焊接成為一種實(shí)用的焊接方法,其最大優(yōu)點(diǎn)是擺脫了工作室尺寸對(duì)工件的限制。因而擴(kuò)大了電子束焊的應(yīng)用范圍。

② 按電子束焊機(jī)的加速電壓高低分為:

       高壓電子束焊:其加速電壓范圍一般為60~150kV,可得到直徑小,功率密度大的束班和深寬比大的焊縫。其缺點(diǎn)是屏蔽焊接時(shí)產(chǎn)生的X射線比較困難;

      中壓電子束焊:加速電壓范圍為30~60kV;低壓電子束焊,加速電壓低于30kV。適于焊縫深寬比不高的薄板材料的焊接。

電子束焊接主要用于以下方面:

       1) 難熔金屬的焊接。如對(duì)鎢、鉬等金屬進(jìn)行焊接,可在一定程度上解決此類材料焊接時(shí)產(chǎn)生的再結(jié)晶發(fā)脆問題;

      2) 化學(xué)性質(zhì)活潑材料的焊接。如對(duì)鈮、鋯、鈦、鈦合金、鋁、鋁合金、鎂等金屬及其合金進(jìn)行焊接;

      3) 耐熱合金和各種不銹鋼、鎳基合金、彈簧鋼、高速鋼的焊接;

      4) 對(duì)不同性質(zhì)材料的焊接。如對(duì)鋼與青銅、鋼與硬質(zhì)合金、鋼與高速鋼、金屬與陶瓷, 以及對(duì)厚度相差懸殊零件的焊接。

       真空電子束焊接技術(shù)的應(yīng)用已相當(dāng)廣泛,不僅應(yīng)用于原子能、航天、航空等國(guó)防工業(yè)生產(chǎn)部門的特殊材料和結(jié)構(gòu)的連接。而且在一般機(jī)械制造工業(yè)中,尤其是在大批量生產(chǎn)和流水生產(chǎn)線中廣為應(yīng)用。例如電子工業(yè)中微型器件和真空器件的焊接、導(dǎo)航儀器要求內(nèi)部真空的密封焊接;還可用電子束焊接來修補(bǔ)宇宙飛船及飛行器。這種電子束焊接設(shè)備不需配真空系統(tǒng)(因宇宙空間就是天然真空),可制成很小的手槍式的焊接設(shè)備;例如美國(guó)西屋公司制造的輕便型非真空電子束焊機(jī),可焊接高42m、直徑10m、壁厚12.7mm,由鋁合金制作的土星五號(hào)火箭的外殼和燃料箱外殼。另外,電子束焊還可作為真空釬焊的熱源。