电子束焊接原理及设备PPT课件
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电子束焊接(EB)电子束焊是利用会聚的高速电子流轰击工件表面,使电子运动的动能转变为热能,熔化金属的一种焊接方法。
一、工作原理、特点及分类1. 工作原理电子束是从电子枪中产生的。
阴极(钨钽等)被加热发射电子,在25~300KV 的加速电压的作用下,电子被加速到0.3~0.7倍的光速,具有一定的动能。
经电子枪中的静电透镜(偏压电极)和电磁透镜(聚焦极)的作用,电子会聚成功率密度很高的电子束。
2. .特点:优点1)功率密度高,加速电压25~300 KV电子束电流20~1000mA电子束焦点直径0.1~1mm电子束功率密度106 W/cm²2)电子束穿透能力强,焊缝深宽比大。
深宽比可达50:1;3)焊接速度快,热影响区小,焊接变形小;4)可焊接难以接近部位的接缝;5)具有精确、快速的可控性。
缺点:1)设备比较复杂,费用比较昂贵;2)工件加工、装配的精度要求高;3)易受到外界电磁场的干扰;4)焊接时产生X射线,需要采用铅玻璃或铅板屏蔽。
3.分类按被焊工件所处环境的真空镀来可分为三种。
1)高真空电子束焊;真空度10-4~10-1 Pa(适用于活性金属焊接)2)低真空电子束焊;真空度10-1~10 Pa (提高了生产率) 3)非真空电子束焊;但电子束仍在高真空条件下产生。
二、电子束焊接设备由电子枪、工作室(真空室)、真空系统、电源、控制系统等组成。
图1 电子束焊接设备结构简图1. 电子枪:阴极(钨、钽)——发射电子,高的负电位,与阳极之间形成电子束的加速电场。
偏压电极(栅极)——相对于阴极呈负电位,通过调节其负电位的大小和偏压电极的形状及位置,可调节电子束流的大小和形状,起静电透镜的作用。
聚焦极——使发散的电子束聚焦,起电磁透镜的作用。
偏转极——使电子束作重复性摆动或偏移。
注:偏压电极和聚焦极应保持同心。
2. 工作室:用低碳钢板制成,以屏蔽外部磁场对电子束轨迹的干扰,内表面应镀镍或作其它处理,减小表面吸附气体、飞溅及油污等。
电子束焊的工作原理
电子束焊是利用高速电子束的冲击力和热能将金属材料加热至熔点,达到焊接效果的一种焊接技术。
其工作原理如下:
1.电子束产生:在电子束焊设备中,通过电子枪或加速器向钨丝施加高压电流,使其产生极高的热能。
热能会使钨丝进入高温状态,并释放出大量的自由电子。
2.电子束聚焦:利用磁铁或电磁场将自由电子束聚焦为一束高速电子流,从而形成电子束。
3.电子束加速:通过加速器施加电场,将电子束加速至一定的速度。
速度越高,电子束的穿透力和热能也越强。
4.电子束照射:将加速后的电子束照射到需要焊接的金属材料上。
由于电子束的高速冲击力和热能,金属材料的表层会被加热至熔点。
5.金属熔化和焊接:由于金属材料表层被高速电子束加热至熔点,金属原子开始进入高度活跃的状态。
金属原子在熔化状态下,会发生相互扩散和融合,从而实现焊接的效果。
6.焊接完成:电子束焊接完成后,焊接区域会快速冷却,形成牢固的焊缝。
电子束焊技术由于其高能量、高速度和高密度的特点,具有焊
接速度快、熔深浅可控、焊缝质量好等优点。
它在航天航空、汽车工业、电子工业等领域有着广泛的应用。