电子束焊机的操作方法
由于电子束焊接包含了机械、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,对国内一般厂商来说技术难度较大,而引进费用又昂贵,为此桂林电气科学研究所结合国外技术及多年从事电子束技术研究开发经验,研制成功了我国第一条国产双金属锯带生产线设备。其中高压电源是双金属锯带焊接设备的关键技术之一,它主要为电子枪提供加速电压,其性能好坏直接决定电子束焊接工艺和焊接质量。为此许多电子束焊机制造商及研究机构均对高压电源的可靠性、高压保护、高压打火对焊件的影响进行了研究,并相应制造出具有较高性能的高压电源,以满足不同的电子束焊机的需要[2~3]。由于双金属焊接要求平行焊缝,要用高压电子束焊机(100kV以上)焊接双金属锯带。目前我国还不能生产高压电子束焊机,为此开展高压电源的开发和研究工作是非常必要的。本文介绍的是双金属锯带生产线上的高压焊机用的高压电源,其控制方式、高压保护技术与其它类高压电源具有不同之处,对研究高压电源的调节技术、高压打火保护具有借鉴意义。
电子束焊接,简称EBW焊接,是利用加速和聚焦的电子束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。电子束焊接因具有不用焊条、不易氧化、工艺重复性好及热变形量小的优点而广泛应用于航空航天、原子能、国防及军工、汽车和电气电工仪表等众多行业。
电子束焊接的基本原理是电子枪中的阴极由于直接或间接加热而发射电子,该电子在高压静电场的加速下再通过电磁场的聚焦就可以形成能量密度极高的电子束,用此电子束去轰击工件,巨大的动能转化为热能,使焊接处工件熔化,形成熔池,从而实现对工件的焊接。
1、几乎可以焊接各种金属,如黑色金属、有色金属、活性金属及其合金,因为电子束功率高达105-107W/cm?,比电弧焊高1000倍以上,所以可以方便的焊接耐熔材料,如钨、钼等。
2、焊缝熔区即深又窄,深宽比可达50:1,焊件变形可忽略不计,很多精密零件焊后仍然保持精度,并不需要再次精加工,比常规焊接方法可节省大量工时。对于无法整体加工的零件可以采用两件甚至三件后采用此法来进行焊接起来,这样对于原加工工艺可以减少难度,省时、省料甚至可使零件的结构变的更加合理。
3、电子束不仅能量密度高而且可精确调整,被焊零件的厚度可薄至0.05mm,厚至300mm(钢)如果要是铝可达到550mm,最主要的是不用开坡口一次就焊透。
4、因为焊接在真空中进行,可以避免空气中的氢和氧对焊缝的影响,可高质量的完成对较活性的材料焊接,如钼、铀、钛等。
5、对于两种物理性质差别很大的材料也可焊接,比如非常薄的铜片与非常厚的钢制零件焊接到一起。
6、因为电子束的能量非常高,拿0.8mm钢板来说,焊接速度可达200mm/s,如果要焊接200mm厚的锰钢,焊速也可达300mm/min,这是常规焊接方法可望而不可即的。
7、正是由于焊速快,温度高,所以焊接熔区非常小,这就决定了输入能量比常规焊接小得多,因此热影响区就很小,这对材料本身性能影响就小,这对各类敏感器探头的封装是非常有利的。
8、由于电子束的能量可以非常精确的控制,这样,采用同样工艺焊接的产品,前后各零件的尺寸差别是非常小的,这也是常规焊接无法企及的。
9、但是,现在之所以不能普遍采用此焊接技术主要是因为,电子束焊设备涉及到很多学科,如高电压、真空、电子光学、各类电源与控制、计算机技术和精密机械等,这就要求了操作人员和维修人员要求很高的素质要求。
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