電子束焊機(jī)優(yōu)點(diǎn)

高度的靈活性，多品種，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)和制造，三十多年電子束應(yīng)用積累專(zhuān)有技術(shù)，部件設(shè)計(jì)最優(yōu)化等等。

由于電子束焊機(jī)的這些特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于航空航天、原子能、國(guó)防及軍工、汽車(chē)和電氣電工儀表等眾多行業(yè)。電子束焊接包含了機(jī)械、真空、高電壓和電磁場(chǎng)理論、電子光學(xué)、自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)等多學(xué)科技術(shù)。世界上主要的電子束焊機(jī)生產(chǎn)商有德國(guó)的波賓pro-beam、英國(guó)的CVE、法國(guó)的泰克米特、以及烏克蘭的巴頓等，國(guó)內(nèi)目前主要有桂林獅達(dá)、桂林實(shí)創(chuàng)、中科電氣等。值得注意的是，越來(lái)越多的國(guó)外企業(yè)在中國(guó)設(shè)有工廠和辦事處，使中外電子束技術(shù)的交流得到更廣泛的傳播。

由于電子束焊接包含了機(jī)械、真空、高電壓和電磁場(chǎng)理論、電子光學(xué)、自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)等多學(xué)科技術(shù)，對(duì)國(guó)內(nèi)一般廠商來(lái)說(shuō)技術(shù)難度較大，而引進(jìn)費(fèi)用又昂貴，為此桂林電氣科學(xué)研究所結(jié)合國(guó)外技術(shù)及多年從事電子束技術(shù)研究開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，研制成功了我國(guó)第一條國(guó)產(chǎn)雙金屬鋸帶生產(chǎn)線設(shè)備。其中高壓電源是雙金屬鋸帶焊接設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)之一，它主要為電子槍提供加速電壓，其性能好壞直接決定電子束焊接工藝和焊接質(zhì)量。為此許多電子束焊機(jī)制造商及研究機(jī)構(gòu)均對(duì)高壓電源的可靠性、高壓保護(hù)、高壓打火對(duì)焊件的影響進(jìn)行了研究，并相應(yīng)制造出具有較高性能的高壓電源，以滿足不同的電子束焊機(jī)的需要[2~3]。由于雙金屬焊接要求平行焊縫,要用高壓電子束焊機(jī)(100kV以上)焊接雙金屬鋸帶。目前我國(guó)還不能生產(chǎn)高壓電子束焊機(jī)，為此開(kāi)展高壓電源的開(kāi)發(fā)和研究工作是非常必要的。本文介紹的是雙金屬鋸帶生產(chǎn)線上的高壓焊機(jī)用的高壓電源，其控制方式、高壓保護(hù)技術(shù)與其它類(lèi)高壓電源具有不同之處，對(duì)研究高壓電源的調(diào)節(jié)技術(shù)、高壓打火保護(hù)具有借鑒意義。

真空電子束焊接(EBW-NV)在汽車(chē)制造領(lǐng)域一直倍受重視。例如，手動(dòng)變速器中同步環(huán)與齒輪的非真空電子束焊接，生產(chǎn)率已超過(guò)500件/h。德國(guó)Aachen大學(xué)焊接研究所在進(jìn)行非真空實(shí)驗(yàn)中，以11m/min的焊接速度獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭，目前正在達(dá)到25m/min的焊接速度，以滿足汽車(chē)工業(yè)的需要。美國(guó)是世界上非真空電子束焊接的最大用戶(hù)。有資料表明，20世紀(jì)80年代在美國(guó)已經(jīng)有50臺(tái)非真空電子束焊機(jī)在運(yùn)行，其中包括從歐洲引進(jìn)的設(shè)備，主要是用于汽車(chē)制造業(yè)中。

從20世紀(jì)80年代我國(guó)開(kāi)始研究電子束焊接，其中重點(diǎn)研究的是汽車(chē)重型齒輪的焊接。這是因?yàn)殡S著汽車(chē)的發(fā)展，汽車(chē)重型齒輪需求也越來(lái)越大，采用傳統(tǒng)的焊接方法制造，存在著勞動(dòng)生產(chǎn)率低、焊接變形大、接頭質(zhì)量不易保證、消耗大、勞動(dòng)條件惡劣等問(wèn)題。北京航空工藝研究所、中科院北京電工所等單位對(duì)此進(jìn)行了深入的研究，分別研制了齒輪專(zhuān)用焊機(jī)，在中科院電工所已形成一定批量生產(chǎn)規(guī)模。此外，哈爾濱焊接研究所在非真空電子束焊接技術(shù)研究領(lǐng)域、桂林電器科學(xué)研究所在60kV中壓被真空電子束焊機(jī)的開(kāi)發(fā)研制中都進(jìn)行了大量的研究工作，卓有成效。另外，陜西汽車(chē)廠已成功應(yīng)用雙頭電子束焊接后橋。

國(guó)外電子束焊接發(fā)展可歸結(jié)為:超高能密度裝置研制、設(shè)備智能化柔性化、電子束流特性診斷、束流與物質(zhì)作用機(jī)制研究以及非真空電子束焊設(shè)備及工藝的研究等。

在日本，加速電壓600kV、功率300kW的超高壓電子束焊機(jī)已問(wèn)世，一次可焊200mm的不銹鋼，深寬比達(dá)70:1。

日、俄、德開(kāi)展了雙槍及填絲電子束焊技術(shù)的研究。在對(duì)大厚度板第一次焊接的基礎(chǔ)上，通過(guò)第二次填絲來(lái)彌補(bǔ)頂部下凹或咬邊缺陷;日本采用雙搶實(shí)現(xiàn)了薄板的超高速焊接，反面無(wú)飛濺，成形良好。

法國(guó)研制成功的雙金屬和三金屬薄帶材電子束焊接機(jī)也頗引人關(guān)注。

關(guān)于非真空電子束焊接，德國(guó)實(shí)現(xiàn)了母材為AlMg0.4Si1.2的旋轉(zhuǎn)件的填絲焊接，加絲材料為AlMg4.5Mn，送絲速度35m/min，焊接速度高達(dá)60m/min.該研究在斯圖加特大學(xué)的25kW電子束焊機(jī)上完成。

非真空電子束焊接在汽車(chē)制造領(lǐng)域一直倍受重視。例如，手動(dòng)變速器中同步環(huán)與齒輪的非真空電子束焊接，生產(chǎn)率已超過(guò)500件/小時(shí)。

最近，德國(guó)和波蘭的學(xué)者共同研制了真空電子束焊接時(shí)安裝于真空室中的非接觸測(cè)溫裝置，測(cè)量點(diǎn)最小直徑1.8mm，主要用于陶瓷和硬質(zhì)合金的釬焊，該裝置可排除隨機(jī)的熱流的干擾，測(cè)量精度高。在等離子弧焊接方面，變極性等離子弧焊以及鋁合金穿孔等離子立焊是關(guān)注點(diǎn)之一。

利用電子束作為熱源的焊接方法。如圖電子束焊原理圖所示﹐熱陰極(或燈絲)發(fā)射的電子﹐在真空中被高壓靜電場(chǎng)加速﹐經(jīng)磁透鏡產(chǎn)生的電磁場(chǎng)聚集成功率密度高達(dá)1.5×105瓦/厘米2的電子束(束徑為0.25~1毫米)﹐轟擊到工件表面上﹐釋放的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堠o熔化金屬﹐焊出既深又窄的焊縫(深/寬比可達(dá)10﹕1~30﹕1)﹐焊接速度可達(dá)125~200米/時(shí)﹐工件的熱影響區(qū)和變形量都很校電子束的焊接工作室一般處?kù)陡哒婵諣顟B(tài)﹐壓力為10-1~100帕﹐稱(chēng)為高真空電子束焊。處?kù)兜驼婵諣顟B(tài)時(shí)壓力為100~10000帕﹐稱(chēng)為低真空電子束焊。在大氣中焊接的稱(chēng)為非真空電子束焊。真空工作室為焊接創(chuàng)造高純潔的環(huán)境﹐因而不需要保護(hù)氣體就能獲得無(wú)氧化﹑無(wú)氣孔和無(wú)夾渣的優(yōu)質(zhì)焊接接頭。隨著工作室氣壓的增加﹐電子束散焦程度增大﹐焊縫的深/寬比減校電子束焊機(jī)有兩類(lèi)﹕低壓電子束焊機(jī)的加速電壓為30~60千伏﹔高壓電子束焊機(jī)的加速電壓可達(dá)175千伏。電子束焊可焊接所有的金屬材料和某些異種金屬接頭﹐從箔片至板材均可一道焊成﹐鋼板可焊厚度達(dá)100毫米﹐鋁板達(dá)150毫米﹐銅板可達(dá)25毫米。碳鋼在真空中焊接時(shí)﹐由於鋼中原含有的氣體會(huì)釋放出來(lái)﹐焊縫金屬容易產(chǎn)生微氣孔。電子束焊機(jī)成本高。工件裝配﹑接縫與電子束對(duì)正﹐都要求有較高的精度。但電子束焊的多能性和高精度﹐往往能補(bǔ)償其高成本﹐因此在汽車(chē)﹑原子能﹑航空﹑航天等許多工業(yè)中已成為重要的焊接方法之一。