用電子束進行定位焊是裝夾工件的有效措施,其優(yōu)點是節(jié)約裝夾時間和經(jīng)費??梢圆捎煤附邮骰蛉跏鬟M行定位焊,對于搭接接頭可用熔透法定位,有時先用弱束流定位,再用焊接束流完成焊接。
在焊接過程中采用電子束掃描可以加寬焊縫降低熔池冷卻速度,消除熔透不均等缺陷,降低對接頭準(zhǔn)備的要求。電子束掃描是通過改變偏轉(zhuǎn)線圈的激磁電流,從而使橫向磁場變化來實現(xiàn)的。常用的電子束掃描圖形有正弦形、圓形、矩形、鋸齒形等。通常電子束掃描頻率為100~1000Hz。電子束偏轉(zhuǎn)角度為2°~5°。電子束掃描還可用來檢測接縫的位置和實現(xiàn)焊縫跟蹤,此時電子束的掃描速度可以高達50~100m/s,掃描頻率可達20kHz。在焊接大厚度工件時為了防止焊接所產(chǎn)生的大量金屬蒸氣和離子直接侵入電子槍可設(shè)置電子束偏轉(zhuǎn)裝置。使電子槍軸線與工件表面的垂直方向成5°~90°夾角,這對于大量生產(chǎn)中電子槍工作穩(wěn)定是十分有利的。
當(dāng)束功率密度低于105W/cm2時,電子束的能量在工件表面將轉(zhuǎn)換為熱能,由于工件表面的散熱條件較好,通過熱傳導(dǎo)的方式,熔池有向工件深層發(fā)展的趨勢,此時焊縫熔深較淺,稱為熔化成形。
當(dāng)束功率密度增大到超過105W/cm2時,焊縫表面金屬迅速熔化且劇烈蒸發(fā),在蒸發(fā)反作用力的排斥下,熔池下凹,排開液態(tài)金屬而露出新的固態(tài)金屬表面,使電子束可以穿透到相當(dāng)?shù)纳疃龋纬梢粋€細長的束孔。
隨著電子束的移動,束孔的金屬不斷熔化并被排斥到熔池后方,冷凝后形成焊縫,這種焊縫稱為深穿入成形。電子束焊接中主要采用這種成形方法以發(fā)揮其深寬比較大的優(yōu)點。
電子束焊接的優(yōu)勢
?、倌芰棵芏雀?1010-1013W/m2)。焊縫窄,熱影響區(qū)小且具有平行邊緣,焊接變形小;一般焊接無需填充金屬;對于的工業(yè)產(chǎn)品具有較高的焊接速度;可獲得深寬比大的焊縫,焊接厚件時不開坡口一次成形。
?、谡婵諚l件下焊接。避免在焊接過程中工件氧化,焊縫純凈度高。
?、劭煽啃约爸貜?fù)性好。焊接參數(shù)自動控制,能夠焊縫質(zhì)量;焊接參數(shù)易于調(diào)節(jié),工藝適應(yīng)性強。
?、苓m用于異種金屬材料焊接,包括部分陶瓷材料。
局部真空電子束焊接技術(shù)是在大尺寸結(jié)構(gòu)件的焊縫及其附近局部區(qū)域建立真空環(huán)境,并進行電子束焊接的技術(shù)。這種方法既保留了真空電子束焊接的特點,又避開了龐大的真空室,解決了厚大工件的焊接問題,可大大提高焊接質(zhì)量并降低設(shè)備成本。
當(dāng)參數(shù)選擇合適、裝配間隙不大于0.4mm時,均可獲得外觀成形良好、內(nèi)部無缺陷的焊縫。電子束填絲焊接時,焊縫截面幾何特征在聚焦電流變化時,以表面焦點處的聚集電流為ZX,均存在一定程度的對稱性。利用這一結(jié)果可較為方便地估計工藝裕度區(qū)間,優(yōu)化參數(shù)。