电子束焊

出处：按学科分类—工业技术 中国科学技术出版社《不锈钢实用手册》第974页（1112字）

电子束焊是利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件，电子的动能转变为热能，熔化金属形成焊缝(图6－9)。

图6－9 电子束焊焊缝形成原理图

(a)接头局部熔化、蒸发；(b)金属蒸气排开液体金属、电子束“钻入”母材；(c)电子束穿透工件，小孔由液态金属包围；(d)电子束后方形成焊缝

电子束焊具有以下优点：①电子束穿透能力强，焊缝深宽比大。目前，电子束焊缝的深宽比可达到50∶1，焊接厚板时可以不开坡口实现单道焊，比电弧焊可以节省辅助材料和能源的消耗。②焊接速度快，热影响区小，焊接变形小。对精加工的工件可用作最后连接工序，焊后工件仍保护足够高的精度。③真空电子束焊接不仅可以防止熔化金属受到氧、氮等有害气体的污染，而且有利于焊缝金属的除气和净化，因而特别适于活泼金属的焊接。也常用电子束焊接真空密封元件，焊后元件内部保持在真空状态。④电子束在真空中可以传到较远的位置上进行焊接，因而也可以焊接难以接近部位的接缝。⑤通过控制电子束的偏移，可以实现复杂接缝的自动焊接。可以通过电子束扫描熔池来消除缺陷，提高接头质量。

电子束焊的缺点是：①设备比较复杂，费用比较昂贵。②焊接前对接头加工、装配要求严格，以保证接头位置准确、间隙小而且均匀。③真空电子束焊接时，被焊工件尺寸和形状常常受到工作室的限制。④电子束易受杂散电磁场的干扰，影响焊接质量。⑤电子束焊接时产生的X射线需要严加防护，以保证操作人员的健康和安全。

电子束焊的分类很多，一般按被焊工件所处的环境的真空度分为三种：①高真空(10^－4～10^－1Pa)电子束焊，其特点是保护好，应用于质量要求较高的工件。②低真空(10^－1～10Pa)电子束焊，特点兼顾了质量与效率两个方面。③非真空电子束焊，电子束射到大气压力下工件上，由于散射作用，焊缝的深宽比只能达5∶1。

电子束焊设备通常是由电子枪、工作室(真空室)、真空系统、电源及电气控制系统等部分。电子束焊接头质量的影响因素很多，除了电子束电流、电子束功率、焊接速度、电子束偏转距离，焦点直径等外，焊前的准备也很重要，如接头的设计、焊件装配的精确度都对接头质量有很大的影响。不锈钢采用电子束焊时，由于焊接速度快，熔池的冷却速度也快，可以防止碳化物析出，从而提高接头的耐蚀能力。