深又窄的焊缝（深／宽比可达10:1～30:1），焊接速度可达125～200米/时,
工件的热影响区和变形量都很小。电子束的焊接工作室一般处于高真空状态， 压力为10(～100帕，称为高真空电子束焊。处于低真空状态时压力为100～ 10000帕，称为低真空电子束焊。在大气中焊接的称为非真空电子束焊。真
空工作室为焊接创造高纯洁的环境，因而不需要保护气体就能获得无氧化、
轰击置于真空或非真空中的焊件所产 生的热能进行焊接的方法。
基本原理
电子是物质的一种基本粒子，通常情况下他们围绕原子核高速运转。当给电 子一定的能量，他们能脱离轨道跃迁出来。加热一个阴极，使得其释放并形 成自由电子云，当电压加大到30到200kv时，电子将被加速，并向阳极运动。 如图所示，热阴极（或灯丝）发射的电子，在真空中被高压静电场加速，经 磁透镜产生的电磁场聚集成功率密度高达1.5×10(瓦／厘米(的电子束(束径为 0.25～1毫米),轰击到工件表面上,释放的动能转变为热能,熔化金属，焊出既
谢谢
特种焊接技术及应用
电子束焊
姓名：吴中东
班级：焊接1311 学号：2013118526104
目录： 电子束焊
一 概念与基本原理 二 四 工艺特点与参数 焊机组成与指标
五
应用范围
应用实例 总结
一 绪论
电子束焊接至今有100多年的历史在人们了解电子性能之前，曾经有过“阴极极 射线”的名称。早在1879年Williamcrookersh发现在阴极射线管中的铂阳极因被 阴极射线轰击而熔化的现象。20年后，1897年，J.Jhompaon的研究证明，所谓 的阴极射线实际就是电子束。电子束的焊按技术起源于德国1948年，西德 k.h.steigerrwald博士，在致力于研究更高工作频率的示波器时，发现高功率密度 的电子束可以熔化、烧蚀、冲刷金属的现象。据此，他提出了用电子束切割焊接 的设想。1951年，申请了在各种材料上钻孔的电子束设备的专利，并与1952年， 在蔡司公司(zeiss)制造了第一台电子束加工机。
应用实例
航天工业中，压力容器的主要功能是为卫星或者飞船贮存并提供各种流体介 质，其中燃料贮箱和气瓶是星船推进系统最重要的部件，其作用是给星船各 种发动机提供燃料、高压气体等工作介质。推进系统部分或整体失效将意味 着卫星无法定点在指定轨道或无法进行轨道保持，最终导致卫星使用寿命降 低甚至整星报废。因此，研制高可靠的星船压力容器始终是卫星等空间系统 应用中最重要的保障技术条件之一，而电子束焊接在星船压力容器的制造中 占据着主导地位。高压气瓶（含肼瓶）是星船中配合贮箱共同完成推进系统 工作的重要部件[14]，一般需要承载几百个大气压的工作压力。从统计的故 障及失效实例表明，气瓶的焊缝是主要薄弱环节，因此针对星船气瓶焊接质 量的要求历来非常苛刻。由于产品需承受较高的压力并且瓶体内部洁净度要 求很严格，气瓶的主要焊接接头（中间赤道缝和两级圈盖板端面缝）只能采 用对接结构形式，焊接工艺必须采用单面焊双面成形的电子束穿透焊，且穿 透焊接过程中不允许有内部飞溅多余物，此外焊缝内外表面的咬边缺陷在这 类容器焊接中也比较常见，需要从设备及工艺等方面加强控制。
无气孔和无夹渣的优质焊接接头。随着工作室气压的增加，电子束散焦程度 增大，焊缝的深／宽比减小。
电子束焊原理图
电子束焊工艺
加热功率密度大 焊缝熔深熔宽比大 焊接速度快和焊缝热物理性能好 加速电压 电子束电流 焊接速度 焊缝纯度高
工艺特点
工艺参数调节范围广和适应性强 可焊材料多 聚焦电流
工艺参 数
工作距离
真空电子束焊接技术的应用已相当广泛,不仅应用于原子能、航天、航空等国防工业生 产部门的特殊材料和结构的连接。而且在一般机械制造工业中,尤其是在大批量生产和 流水生产线中广为应用。例如电子工业中微型器件和真空器件的焊接、导航仪器要求 内部真空的密封焊接;还可用电子束焊接来修补宇宙飞船及飞行器。这种电子束焊接设 备不需配真空系统(因宇宙空间就是天然真空),可制成很小的手枪式的焊接设备;例如美 国西屋公司制造的轻便型非真空电子束焊机,可焊接高42m、直径10m、壁厚12.7mm, 由铝合金制作的土星五号火箭的外壳和燃料箱外壳。另外,电子束焊还可作为真空钎焊 的热源。
高真空电子束焊
非真空电子束焊
低真空电子束焊
分类
焊机组成与指标
组成
高压电源及 控制系统 电子枪 工作台和辅助装置 真空工作室 真空系统
指标
1额定加速电压 120kV，纹波系数<1%，稳定度<1%
2额定电子束流50mA，纹波系数＜1%，稳定度＜1%
电子束焊的应用范围
1) 难熔金属的焊接。如对钨、钼等金属进行焊接,可在一定程度上解决此类 材料焊接时产生的再结晶发脆问题; 2) 化学性质活泼材料的焊接。如对铌、锆、钛、钛合金、铝、铝合金、镁 等金属及其合金进行焊接; 3) 耐热合金和各种不锈钢、镍基合金、弹簧钢、高速钢的焊接; 4) 对不同性质材料的焊接。如对钢与青铜、钢与硬质合金、钢与高速钢、 金属与陶瓷, 以及对厚度相差悬殊零件的焊接。
应用实例
如美洲虎攻击机的阿杜尔涡扇发动机钛合金压气机转子采用了7条环形电子 束焊缝；米格-29的PД -33涡扇发动机高压压气机转子前3级盘及第4~6级 盘鼓，苏-27的AЛ -31Ф 涡扇发动机高压压气机的第1~3级盘及4~6级盘， 均采用了电子束焊接技术；德国EADS SpaceTransportation公司已将电 子束焊接应用于火箭发动机燃烧室的生产。最典型的代表是美国大型客机发 动机—— CMF56涡扇发动机，其核心机部件的低压压气机转子、高压压气 机转子、燃烧室等部件均采用真空电子束焊接，使发动机的重量、结构设计、 结构的制造精度和使用寿命均得到了改善，使发动机的制造水平得到了极大 的飞跃。
总结
基于电子束焊接异种材料的优越性,当前各国在异种材料的电子束焊接方面 逐步扩大了异种材料之间连接的研究范围，目前航空航天用的高温结构材料及 先进的新型结构材料与黑色金属、有色金属的异种材料的电子束焊接已经成为 各国高度关注的研究热点。今后电子束焊接的发展趋势可以概括为： (1)扩大在航空航天工业中的应用范围,并在修复领域发挥作用； (2)焊接设备将趋向多功能化和柔性化； (3)非真空电子束焊接的研究和应用将越来越热门； (4)在厚大件和批量生产中继续发挥其独特优势； (5)电子束焊接将在空间结构焊接中发挥巨大作用； (6)将广泛应用于异种材料焊接。