电子束焊接

《高能束焊接》课程之电子束焊接张秉刚哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室目录第二章电子束焊接原理及设备•电子束焊接基本原理•电子束焊接设备第三章真空电子束焊接工艺•焊接规范参数及其对焊缝成形的影响•电子束焊接接头设计•真空电子束焊接工艺过程•电子束焊缝常见缺陷及防止措施•安全防护•现场讲解及焊接演示（实验室）第一章绪论–1954年法国J.A.Stohr博士成功焊接了核反应堆燃料包壳，标志电子束焊接金属获得成功；第一章绪论1.1.1电子束焊接发展简史–电子束焊接技术起源于德国，1948年前西德物理学家K.H.Steigerwald首次提出用电子束焊接的设想；–电子束的发现迄今已有100多年的历史；–1957年11月，在法国巴黎召开的国际原子能燃料元件技术大会上公布了该技术，电子束焊接被确认为一种新的焊接方法；–1958年开始，美国、英国、日本及前苏联开始进行电子束焊接方面的研究；–上世纪60年代后，我国开始从事电子束焊接研究；§1.1电子束焊接技术概述(2)电子束焊接能量转换特点•能量传递•热量析出部位•能量转换机理第一章绪论1.1.2电子束焊接基本概念及其能量转换特点(1)什么是电子束焊接焊接过程焊缝形状第一章绪论§1.2电子束焊接分类、特点及应用•1.2.1电子束焊接分类(1)按照电子束加速电压不同–低压电子束焊接(U=15-30Kv)–中压电子束焊接(U=40-60Kv)–高压电子束焊接(U=100-150Kv)–超高压电子束焊接(U300Kv)第一章绪论1.2.1电子束焊接分类(2)按照真空度不同–高真空电子束焊接(10-3-10-6torr)–低真空电子束焊接(10-2-0.5torr)–非真空电子束焊接(大气中)(3)按照焊件在真空室中位置–全真空电子束焊接–局部真空电子束焊接第一章绪论1.2.1电子束焊接分类(4)按照功率不同–大功率电子束焊接(60KW以上)–中功率电子束焊接(30-60KW)–小功率电子束焊接(30KW以下)(5)按照电子枪特征–定枪式和动枪式–直热式和间热式–二级枪和三极枪(6)按照深穿加热特点–普通电子束焊接–脉冲电子束焊接第一章绪论1.2.2电子束焊接特点及应用•(1)电子束焊接的优点•(2)电子束焊接的不足•(3)电子束焊接应用第二章电子束焊接原理及设备§2.1电子束焊接基本原理1－阴极；三级电子枪结构示意图•2.1.1电子束形成2－偏压电极；3－阳极；4－聚焦线圈；5－偏转线圈；6－工件；7－电子束；Ub－加速电压；UB－偏压；(2)电子束焊缝形成方式熔化和深穿入式成形(3)电子束焊接深穿入式焊缝形成机制第二章电子束焊接原理及设备2.1.2电子束焊缝形成(1)电子束焊接加热特点功率密度高和束精确快速可控性第二章电子束焊接原理及设备电子束深穿入过程示意图第二章电子束焊接原理及设备2.1.3电子束输入功率分配We=W1+W2+W3+W4简化为：WeW1+W2We热能发生区电子射程W3xW1W2电子束直径We-W4材料表面W4第二章电子束焊接原理及设备2.1.4电子束焊接熔池受力分析Fe+FaFs+Fg简化为：FaFs+Fg第二章电子束焊接原理及设备§2.2电子束焊接设备•2.2.1电子束焊接设备分类(1)主要生产研制机构–德国PTR和IGM公司–法国TECHMETA（泰克米特）公司–英国的CVE公司–德国的PROBEAM公司–乌克兰巴东焊接研究所–北京航空工艺研究所–中科院沈阳金属所–桂林电器科学研究所第二章电子束焊接原理及设备(2)分类按照真空室压力:–高真空电子束焊机–低真空电子束焊机–非真空电子束焊机按照加速电压:–高压型电子束焊机–中压型电子束焊机–低压型电子束焊机按照电子枪固定方式:–动枪式电子束焊机–定枪式电子束焊机第二章电子束焊接原理及设备2.2.2真空电子束焊机构造及工作原理(1)真空电子束焊机基本构成第二章电子束焊接原理及设备(2)电子枪构成、作用及基本原理1）电子枪构成及作用2）电子枪工作原理–加速电压–电子束束流–焊接速度–工作距离–焦点位置第三章真空电子束焊接工艺§3.1焊接规范参数及其对焊缝成形的影响•3.1.1功率密度的影响•3.1.2主要参数对成形的影响第三章真空电子束焊接工艺§3.2电子束焊接接头设计•3.2.1接头设计原则•3.2.2接头型式–对接接头–角接接头–T型接头–搭接接头–边接接头–圆柱体对接接头–特殊接头（3）气孔（4）裂纹第三章真空电子束焊接工艺§3.3真空电子束焊接工艺过程（1）钉尖（2）冷隔（空洞）§3.4电子束焊缝常见缺陷及防止措施第三章真空电子束焊接工艺§3.5安全防护§3.6现场讲解及焊接演示T形齿轮零件结构简图焊前分体部分焊后整体部分用于齿轮加工的电子束焊接技术航空发动机部件的电子束焊接某型号发动机功率轴的焊接某型号发动机压气机机匣结构电子束焊接在电子和仪表工业中的应用汽车变速器齿轮加工电子束焊接技术用于汽车制造航天产品的电子束焊接推力室身部与头部的铌钛异种金属电子束焊接推力室身部铜钢异种金属电子束焊接电子束焊接新技术电子束焊接输入能量控制技术——多焦点、多束德国PTR公司生产的ebw3000/15-150CNC型电子束焊机真空室:1.7m×1.25m×1.45m;额定功率:15KW;额定电压:150KV法国TECHMETA公司MEDARD43型:Chamberdimensions:500×500×500;Operatingvoltage:60KV;Power:6KWLARA52型:Chamberdimensions:350×600×800;Operatingvoltage:60KV;Power:30KW英国CVE公司2000系列，额定功率4kWXW系列，加速电压150kV，额定功率7.5kW乌克兰巴东电焊研究所KL110型：2.5×2.5×5m/60KW/60KV德国Probeam公司HDZ－3BEBwelderPower：3KWAcceleratingvoltage：70KVSizeofweldingchamber：300x300x200mm桂林电科所焦点Lb束活性区长度Qb1Qb2D0DF(1)(2)(3)(4)(5)(6)对接接头：电子束焊接最适用的一种接头形式。（自行对准）（自行衬垫）（双嵌接自行衬垫）（整体填充金属）（肩接接头）（斜对接接头）角接接头：与对接接头比较，差别在于对非破坏性试验的适用性和缺口的敏感性。（弯边角焊缝）T型接头搭接接头边接接头：适用于气密性部件圆柱体对接接头特殊接头焊接方向顶尖冷隔