焊接时产生X射线需严加防护
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电子束焊接独有的两种缺陷
（1）钉尖
产生部位： 常发生在部分熔透焊缝的根部。 形成原因： 电子束功率的脉动，液态金属表面张力和冷却速度过大 而液相金属来不及流入所致。 解决措施: 接头采用垫板，将缺陷引出；偏转扫描电子束；
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电子束焊接独有的两种缺陷
（2）冷隔
产生部位： 厚件焊缝根部和稍高处会出现较大的空洞， 把上下熔化金属分隔来。 形成原因：
（2）曲线法
在积累大量资料数据的基础上，可以根据不同的参数 绘制出不同的曲线，也可以通过试验做出常用材料的参数 曲线。
（3）正交试验法
利用正交表的正交性，进行少数几项试验就可以 找到焊接参数的趋势和理想参数。 18
焊前清理
（1）机械清理：砂纸打磨、刮削等。 （2）化学清理：酸洗、丙酮及酒精擦拭。
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电子束焊分类
（5）按照电子枪特征分类
定枪式和动枪式 直热式和间热式
二级枪和三级枪
（6）按照深穿加热特点分类
普通电子束焊接 脉冲电子束焊接
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电子束焊接的接头
（1）对接接头：电子束焊接最适应的一种接头形式
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电子束焊接的接头
（2）T型接头
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电子束焊接的接头
（3）搭接接头
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电子束焊接的接头
（4）边接接头：用于气敏性部件
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基本原理
9 11 1 2 3
14 15
10 16 17 7 8
13
6 4 5
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电子束焊接结构原理示意图
(1) 阴极 (2) 聚束极 (3) 阳极 (4) 聚焦线圈 (5) 偏转线圈 (6) 光学观察系统 (7) 真空工作室 (8) 工作台及传动系统 (9) 高压电源 (10)电气控制系统 (11)电子枪真空系统 (12)工作室真空系统 (13)真空控制及监测系统 (14)阴极加热控制器 (15)束流控制器 (16)聚焦电源 (17)偏转电源
焊接规范参数对焊缝成型的影响
（1）功率密度的影响 （2）主要参数对成型的影响
加速电压U、电子束束流I、焊接速度V
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功率密度的影响
焊缝的熔深主要取决于形成空腔的金属蒸发速率，而金属 蒸发速率的大小与电子束肚饿功率密度密切相关。研究表明 电子束的功率密度越大，则熔深增大，而焊缝宽度减小。
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加速电压的影响
目录
背景知识
真空能提供比保护气体更纯净的环境，但是电弧 这些元素对氧、氮、氢的亲和力导致在保护气 加速电子提供能量源来融化焊接金属的 促使人们对高熔点金属及稀贵金属需求的增加 1950年前后，核工业发展 不能再真空中维持 氛下的接头质量不够稳定 想法应运而生
1
基本原理
定义：
电子束焊接是利用会聚的高能电子束轰击工件 接缝处产生热能使工件融合的一种焊接方法。通常 束斑直径小<1mm(0.1~0.75mm）。
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电子束焊接与激光焊接的对比
激光焊接的优点：
不需要真空室，可在空气中进行 不需要对焊件进行去磁处理，可焊接磁性材料 没有防X射线问题
循环时间大大低于电子束焊接
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电子束焊接与激光焊接的对比
电子束焊接的优点：
能量转化率大大高于激光焊接 不考虑材料反射问题 可用于大功率焊接，较激光焊接经济 具有更高的深宽比
3
电子束焊接机实物图
4
基本原理
电子与材料的相互作用
5
基本原理
电子束 金属蒸汽
液态金属 反冲力f
基材
6
电子束焊分类
（1）按照加速电压不同
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）
（2）按照真空度不同分类
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电子束焊接的接头
（5）圆柱体对接接头
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电子束焊接的接头
（6）特殊接头
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真空电子束焊接的工艺过程
（1）电子束焊接经济性和焊接结构合理性分析 （2）焊接工装夹具的设计与制造 （3）焊接规范参数的选着确定 （4）焊接前清理 （5）装夹 （6）施焊 （7）焊后检测
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电子束焊接经济性与结构合理性分析
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）
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电子束焊分类
（3）按照焊件在真空中的位置分类
全真空电子束焊接
局部真空电子束焊接
（4）按照功率不同分类
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） 8
(1)加速电压增加，斑点功率密度提高，从而使金属的汽
化速率提高 (2)加速电压增加也会改善电子的光学聚焦性能，提高功 率密度
综上，增加加速电压，熔深增加，熔宽减小，深宽比增大
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束流的影响
（1）束流增加，使得束斑功率密度增加 （2）束流增加，空间电荷扰动增加，降低电子束聚焦性能
综合影响为：束流增加，熔深增加，熔宽也略微增加。
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谢谢~
厚件中气孔的一种特殊表现形式，与电子束焊缝形
成机制有关。厚板焊接时，金属蒸汽和其它气体逸出 受阻，在较快冷却速度下留在焊缝中。
解决措施：
减少工件产生气体的来源；降低加速电压， 适当降低焊速；采用扫描束。 28
焊缝的对比
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电子束焊接应用实力照片
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电子束焊接与激光焊接的对比
共同的优异特性：
能量密度高(>105 w/cm2) 焊接速度快(一般可达5~10m/min) 热影响区窄(一般为焊缝的10%~20%) 热流输入少，工件变形小 无后续加工 易实现自动控制
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焊接速度的影响
焊接速度的增加，将使焊接输入能量减少，从而使 熔深，，焊缝深宽比大 能量低，热影响区窄 焊速快，焊接效率高 焊接参数再现性好，易于控制实现自动化
真空焊接可实现高质量的焊缝
工艺适用性好，可焊材料范围宽
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电子束焊接缺点
电子束焊接成套设备价格昂贵 焊缝对中精度要求高 焊接前接头设计，清理及装配要求高 电子束易受磁场干扰 工件尺寸受真空室大小限制 焊接质量受真空条件限制
（1）经济性：
不重要的非主承力焊缝，一般的碳钢及低合金结构钢焊缝，接 头结构复杂，有遮挡，需做复杂工装的焊缝不采用电子束焊。
（2）结构合理性：
密闭容器要有放气工艺孔；工件之间配合紧密； 尽量采用简单结构；考虑工作室的尺寸；
考虑电子束的可达性。
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焊接规范参数的选择确定
（1）试件法
加工一些与工件结构类似的模拟件进行试焊，得到 规范参数后，再用这些参数对正式件进行焊接。