电子束焊接原理
电子束焊接是一种基于电子在真空管或布劳恩管中发射的原理的焊接方法。焊接基本上是在真空中进行的(高真空焊接),其特点是最小的变形应用从厚到薄的板,甚至细节焊接。然而近年来,电子束焊机即使在没有完全真空的情况下也能进行焊接(低真空焊接机)或移动电子枪(移动电子枪焊机),进一步扩大了应用范围。
熔化原理及应用
当真空中的阴极被灯丝加热时,它会发出电子。发射出的电子在电压的作用下加速,并在电磁线圈的作用下聚合,当它们撞击基材时产生高热量。电子束焊接利用这些热量进行焊接。
一种典型的电子束焊接机的电子束光斑直径约为0.2 mm,电子束能量密度约为激光焊接机的1000倍弧.在焊缝周围区域施加的热量很低,这使得焊接具有较小的变形。控制电子束的输出可以使渗透调整后,使这种方法适用于各种基材,从厚板到薄板。电子束焊接也可用于焊接熔点高的金属(如钨)以及在焊接过程中可能氧化的活性金属(如钛)。
潜在的应用是船舶壳板、桥梁、储罐、飞机部件和电子元件。
对于电子元件,采用一种称为电子束密封的工艺来密封晶体振荡器这必须是一个真空。真空钎焊密封是通过电子束的热传导将金属盖和陶瓷封装之间的填充材料熔化而完成的。
与激光焊接的区别
电子束焊接和激光焊接能够用少量的热量实现深度渗透。激光焊接不需要真空,设备比电子束焊接设备小,焊接速度快。
但是激光束的输出比电子束小,所以穿透深度较浅,使得激光焊接不适合焊接厚板。此外,如果基材表面的反射率高,能量效率会降低。
下表比较了每种方法的各个方面。比较表明,两种方法各有优缺点,各有优点,必须加以利用。
电子束焊接 | 激光焊接 | ||
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有限公司2(二氧化碳)的激光 | 掺钕钇铝石榴石激光器 | ||
热源设备 | 高压发生器+电子枪 | CO光谐振器2作为主要媒介 | 以YAG棒为介质的光学谐振器 |
可商用设备的输出范围 | 3kw到100kw | 0.5 kW至45kw | 0.1 kW ~ 6kw |
最大融化的能力 | 约150毫米(100千瓦) | 约30毫米(45千瓦) | 约10毫米(6千瓦) |
梁能源效率 | 约100% | 约20% 由于表面反射和等离子体吸收造成的重大损失 |
表面吸收系数略高于CO2等离子体吸收更少 |
实际最大板厚 | 约100毫米 | 几毫米或更少 | 一样离开 |
焊接气氛 | 真空(< 10-2毫米汞柱) 焊接必须在真空中进行 |
环境空气 电弧焊要求的惰性气体保护 |
一样离开 |
焊接材料 | 金属只 不含锌、镁等蒸汽压高的金属材料 |
金属、非金属 | 一样离开 |