当前位置： 焊接设备 >> 焊接设备市场 >> 一文读懂真空电子束焊接技术及应用
电子束焊接是熔化焊的一种，它利用会聚的高速电子束轰击工件接缝，产生热能从而使金属熔合。它包含了机械、真空、高电压和电磁场理论、电子光学、自动控制和计算机等多学科技术。
电子束焊技术最早于年源起于德国，年制造了第一台电子束加工机，年诞生了第一台电子束焊机。
它的基本原理是：在真空条件下，电子从电子枪中的发射体（阴极）逸出，在加速电压作用下，电子被加速至光速的0.3～0.7倍，具有一定的动能。再经电子枪中静电透镜和电磁透镜的作用，会聚成功率密度很高的电子束流。这种电子束流撞击工件表面，电子动能转变为热能而使金属迅速熔化和蒸发。在高压金属蒸气作用下，工件表面被迅速“钻”出一个小孔，也称之为“匙孔”，随着电子束与工件的相对移动，液态金属沿小孔周围流向熔池后部，并冷却凝固形成焊缝。
为什么要在真空中进行●在大气的环境下，高速运动的电子遇到大气中的空气分子，会发生强烈的反射，折射，散射等现象，电子束的能量会消耗殆尽，无法正常焊接；●即使所剩的能量很高，在大气状态下焊接，焊接的质量也很难保证，比如气孔等；
●基于安全角度进行考虑，因为电子束焊接过程中会有X射线产生，对人体的危害是比较大的，通过真空室可以消除X射线的影响。
高真空电子束焊在10-4～10-1Pa的压强下进行。良好的真空条件，可以保证对熔池的“保护”防止金属元素的氧化和烧损，适用于活性金属、难熔金属和质量要求高的工件的焊接。
低真空电子束焊在10-1～10Pa的压强下进行，也具有束流密度和功率密度高的特点。低真空缩短了抽真空时间，提高了生产率，适用于批量大的零件的焊接和在生产线上使用。
电子束焊接的优势加热功率密度大。焊接用电子束电流为几十到几百毫安，最大可达lmA以上；加速电压为几十到几百千伏。故电子束功率从几十kw到kw以上，而电子束焦点直径小于1mm。故电子束焦点处的功率密度可达~Kw/cm2，比普通电弧功率密度高—1倍。
焊缝深宽比(H/B)大。通常电弧焊接的深宽比很难超过2，相比电弧焊接，电子束焊接可节约大量填充金属和电能，实现高深宽比的焊接，深宽比可达60：1，可依次焊透0.1~mm厚度的不锈钢板。
焊接速度快，焊缝热物理性能好。能量集中、熔化和凝固过程快，热影响区小，焊接变形小。对精加工的工件可用作最后的连接工序，焊后工件仍能保持足够的精度。能避免晶粒长大，使焊接接头性能改善，高温作用时间短，合金元素烧损少，焊缝抗蚀性好。
焊缝纯度高。真空电子束焊接适合焊接钛及钛合金等活性材料。
●国内电子束焊接机
焊接工艺参数调节范围广，适应性强。电子束焊接的工艺参数可独立地在很宽的范围内调节，控制灵活，适应性强，再现性好，而且电子束焊焊接参数易于实现机械化、自动化控制，提高了产品质量的稳定性。
可焊材料多。不仅能焊金属和异种金属材料的接头，也可焊接非金属材料，如陶瓷、石英玻璃等。
电子束焊接的应用国外最早将电子束焊应用于飞机发动机核心机部件的制造，典型代表是美国大型客机发动机——MF56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，使发动机的质量、结构设计、结构制造精度和使用寿命均得到了改善。
先进的飞机发动机是采用焊接技术连接而成的，电子束焊接技术对飞机发动机的制造起着至关重要的作用。目前在航空制造中已普遍采用电子束焊接技术，其中需要焊接的材料包括钛合金、高温合金、超高强度钢等。我国开展电子束焊工艺研究及应用的主要领域是航空航天、汽车、能源及电子等工业部门，在新型飞机、航空发动机、导弹等的预研、攻关及小批量试制中都运用了电子束焊技术。
在其他工业部门中，采用电子束焊的主要有高压气瓶、核电站反应堆内构件筒体，汽车齿轮、电子传感器、雷达波导等。另外，炼钢炉的铜冷却风口、汽轮机叶片等也有的采用了电子束焊。
未来，电子束焊接在复杂零件的大批量生产中将有较大的发展，在航空航天工业中，电子束焊接技术将继续扩大其应用，并发展电子束焊接的在线检测技术，并在能源、核工业、重型机械制造中大有用武之地。随着电子束焊应用领域的扩大，多功能电子束焊接设备和集成工艺以及电子束焊机的柔性化也会越来越重要。
普发对罗茨真空泵的创新真空作为电子束焊接的基础学科，是保证其高效运行的基础。今年3月，普发真空和SteigerwaldStrahltechnik建立了长期合作关系，为电子束焊接系统所需的真空泵和泵组提供最佳技术解决方案。
普发真空在以往产品的基础上，推出新型高抽速紧凑型罗茨泵，为电子束焊接应用提供更可靠、更高效的真空获得设备。
此款紧凑型罗茨泵采用了全新的驱动设计与变频器，额定抽速范围最高可达m3/h。强大的驱动设计让HiLobe?罗茨泵比传统罗茨泵节省大约20％的抽真空时间。快速抽空不仅降低了成本，还能有效提高生产效率。
除此之外，与传统罗茨泵相比，HiLobe?罗茨泵能将维护和能耗成本降低50％以上。这要得益于高效节能的驱动装置和优化了泵的转子几何形状。此款罗茨泵最大积分泄漏率为1×10-6Pam3/s，极好的密封性使其不再需要动态密封，仅需每四年维护一次，从而降低维护成本。
另外，HiLobe?罗茨泵的智能接口技术可以很好地调整和监控工艺，因此可以提高工作的前瞻性和效率。通过集成“状态监控（ConditionMonitoring）”，用户能够实时获得有关真空系统状态的信息，从而做到合理并有预见性地规划维护措施，有效避免生产中断带来的高昂成本，在提高设备可靠性和操作安全性的同时延长产品寿命。
此外，HiLobe?罗茨泵可以垂直或水平安装，做到最大限度地提高泵送速度，并且更实际、更有效地利用生产空间。除单个组件外，普发真空还提供配备不同前级泵、分级部件和配件的各式罗茨泵站，不同真空泵的正确组合为各种在生产和研究领域的应用提供了真空解决方案。除了电子束焊接，普发罗茨真空泵在真空炉、冷冻干燥，锁定室或泄漏检测系统等众多工业真空领域内都有其创新型应用。
[1]《电子束焊接技术electronbeamwelding》，作者：真空冶炼设备
[2]《电子束焊接的应用》，作者：大为工业；
[3]《电子束焊接系统的真空泵和泵组技术解决方案》，作者：普发真空；
[4]《拓展HiLobe?系列产品组合，普发真空再推新型高性能罗茨泵》，作者：普发真空。
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