電子束焊接輔助工序

1、電子束焊接輔助工序簡介： （1）工件的準(zhǔn)備和裝夾待焊工件的接縫區(qū)應(yīng)精確加工、清洗、裝配和固定。接頭清洗不當(dāng)會形成焊接缺陷，降低接頭的性能。不清潔的表面還會延長抽真空時間，影響電子槍工作的穩(wěn)定性，降低真空泵的使用壽命。DECHE （i）工件的準(zhǔn)備和裝夾待焊工件的接縫區(qū)應(yīng)精確加工、清洗、裝配和固定。接頭清洗不當(dāng)會形成焊接缺陷，降低接頭的性能。不清潔的表面還會延長抽真空時間，影響電子槍工作的穩(wěn)定性，降低真空泵的使用壽命。工件表面的氧化物、油污應(yīng)用化學(xué)或機械方法清除。煤油、汽油可用于除油污，乙醇和丙酮是清洗電子槍零件和被焊工件最常用的溶劑。已清洗干燥后的工件，不得用手或不清潔的工具接觸接縫區(qū)。裝配零件

2、時應(yīng)力求使零件緊密接觸，接縫間隙應(yīng)盡可能小而均勻。被焊材料越薄，則間隙應(yīng)該越小。一般裝配間隙不應(yīng)大于0 13mm。當(dāng)板厚超過15mm 時，允許間隙可放寬到0 . 25mm。非真空電子束焊時，裝配間隙可以放寬到0 . 8mm。電子束焊接是自動進行的，工件應(yīng)準(zhǔn)確裝夾和對中。電子束焊接所用的夾具與電弧焊所用的夾具結(jié)構(gòu)和性能類似。但其定位和傳動精度要高一些，其剛性可以弱一些。 為了防止穿透焊時電子束對零件和夾具的損壞，應(yīng)在接縫背面放置銅墊塊，接頭附近的夾具和工作臺的零部件最好使用非磁性材料來制造，以防磁場對電子束的干擾。磁性材料的工件經(jīng)過磁粉檢驗或在電磁吸盤上進行磨削加工或電化學(xué)加工后，會存留剩磁。允

3、許的剩磁強度為（0 . 54）X10 4T。當(dāng)工件上剩磁強度過大時，應(yīng)進行退磁處理。退磁的方法是將工件從工頻感應(yīng)磁場緩慢地移出或者將此感應(yīng)磁場強度逐漸降低到零。工件、夾具和工作臺應(yīng)保持良好的電接觸，不允許在其間墊絕緣材料。夾具和工作臺的接頭應(yīng)有利于真空，盡量避免狹長的縫隙和空間大、抽氣口小的所謂氣袋結(jié)構(gòu)。（2）抽真空現(xiàn)代電子束焊機的抽真空程序是自動進行的，這樣可以保證各種真空機組和閥門正確地按順序進行，避免由于人為的誤操作而發(fā)生事故。保持真空室的清潔和干燥是保證抽真空速度的重要環(huán)節(jié)。應(yīng)經(jīng)常清潔真空室，盡量減少真空室暴露在人氣中的時間，仔細清除被焊工件上的油污并按期更換真空泵油。同樣，電子束焊機

4、的工作環(huán)境溫度就應(yīng)控制在12 C一 35 C之間，廠房應(yīng)配有空氣一干燥系統(tǒng)以降低 環(huán)境濕度。（3）焊前預(yù)熱和焊后熱處理對需要預(yù)熱的工件，一般可在工件裝入真空室前進行。根據(jù)工件的形狀、尺寸及所需要的預(yù)熱溫度，選擇一定的加熱方法（如氣焊槍、加熱爐、感應(yīng)加熱、紅外線輻射加熱等）。在工件較小，加熱引起的變形不會影響工件質(zhì)量時，可在真空室 內(nèi)用散焦電子束來進行預(yù)熱，這是常使用的方法。對需要進行焊后熱處理的工件，可在真空室內(nèi)或在廠件從真空室取出后進行。電廠束焊接工藝參數(shù)主要有電子束電流、加速電壓、焊接速度、聚焦電流和工作距離等。一般說來，熔深和加速電壓、束流成正比，和束斑直徑（受聚焦電流影響）、工作距離、

5、焊接速度成反比。加速電壓的增加可使熔深加大。在保持其他參數(shù)不變的條件下，焊縫橫斷面深寬比與 加速電壓成正比。增加電子束流，熔深和熔寬都會增加。增加焊接速度會使焊縫變窄，熔深減小。電子束聚焦?fàn)顟B(tài)對熔深及焊縫成形影響很大。焦點變小可使焊縫變窄，熔深增加。對于不同的設(shè)備，焊接同 一零件，由于電子槍結(jié)構(gòu)、加速電壓和真空度的差異，電子 束的束流品質(zhì)也不相同， 所采用的電子束焊接工藝參數(shù)也就不同。即使對于同一臺電子束焊接設(shè)備，焊接同一零件，也可能幾組參數(shù)都適用。如圖12所示，鋼的電子束焊接工藝參數(shù)有個較大的選擇范圍（陰影部分所示），針對不同零件的具體要求，可以選擇更為合適的工藝參數(shù)進行焊接。EEHEw/w

6、v. fje I dr. net圖12鋼的電子束焊接工藝參數(shù)圖對于確定的電子束焊接設(shè)備，加速電壓一般固定不變，必須時也只做較小的調(diào)整。厚板焊接 時，應(yīng)使焦點位于工件表面以下0 50 . 75mm 的熔深處；薄板焊接時，應(yīng)使焦點位于工件表面。工作距離應(yīng)在設(shè)備最佳范圍內(nèi)。焊接電流和焊接速度是主要調(diào)整的工藝參數(shù)。圖12鋼的電子束焊接工藝參數(shù)圖焊接熱輸入是焊接工藝參數(shù)綜合作用的結(jié)果，對于一種材料，焊接厚度和焊接熱輸入有對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系。電子束焊接時，熱輸入的計算公式為：q=ublb / v式中q 熱輸入：Ub 加速電壓：lb 電子束流：v 焊接速度。熱輸入與電子束焊接功率成正比，與焊接速度成反比。利用焊

7、接熱輸入與焊接厚度的對應(yīng)關(guān)系，初步選定焊接工藝參數(shù)，經(jīng)實驗修正后方可作為實際使用的焊接工藝參數(shù)。此外，還應(yīng)考慮焊縫橫斷面、焊縫外形及防止產(chǎn)生焊縫缺陷等因素，綜合選擇和實驗確定焊接工藝參數(shù)(1)薄板的焊接板厚在 0 032 5mm的零件多用于儀表、壓力或真空密封接頭、膜盒、 封接結(jié)構(gòu)、電接點等構(gòu)件中。薄板導(dǎo)熱性差，電子束焊接時局部加熱強烈。為防止過熱，應(yīng)采用夾具。圖8示出薄板膜盒零件及其裝配焊接夾具，夾具材料為純銅，對極薄廠件可考慮使用脈沖電子束流。圖8膜盒及其焊接夾具1-頂尖2-膜盒3-電子束4-純銅夾具電子束功率密度高，易于實現(xiàn)厚度相差很大的接頭的焊接。焊接時薄板應(yīng)與厚度緊貼，適當(dāng)調(diào)節(jié)電子束

8、焦點位置，使接頭兩側(cè)均勻熔化。（2）厚板的焊接電子束可以一次焊透300mm 的鋼板，焊道的深寬比可以高達 50 : 1。當(dāng)被焊鋼板厚度在 60mm 以上時，應(yīng)將 電子槍水平放置進行橫焊，以利焊縫成形。電子束焦點位置對熔深影響很大，在給定的電子束功率下，將電子束焦點調(diào)節(jié)在工件表面以下，熔深的0 5 0 . 75mm 處電子束的穿透能力最強。根據(jù)實踐經(jīng)驗，焊前將電子束焦點調(diào)節(jié)在板材表面以下，板厚的1/3處，可以發(fā)揮電子束的熔透效力并使焊縫成形良好。焊接厚板時，保持良好的真空度有利于增大電子束焊縫的熔深。（3）添加填充金屬只有在對接頭有特殊要求或者因接頭準(zhǔn)備和焊接條件的限制不能得到足夠的熔化金屬時，

9、才添加填充金屬，其主要作用是：1）在接頭裝配間隙過大時可防止焊縫凹陷。2）在焊接裂紋敏感材料或異種金屬接頭時可防止裂紋的產(chǎn)生。3）在焊接沸騰鋼時，加入少量含脫氧劑（鋁、錳、硅等）的焊絲，或在焊接銅時加入鎳， 均有助于消除氣孔。添加填充金屬的方法是在接頭處放置填充金屬。箔狀填充金屬可夾在接縫的間隙處，絲狀填充金屬可用送絲機構(gòu)送入或用定位焊固定。送絲機構(gòu)應(yīng)保證焊絲準(zhǔn)確地送入電子束的作用范圍內(nèi)。送絲嘴應(yīng)盡可能靠近熔池，其表面應(yīng)有涂層以防金屬飛濺物的沾污。 應(yīng)選用耐熱鋼來制造送絲嘴。 應(yīng)能方便地對送絲機構(gòu) 進行調(diào)節(jié)，以改變送絲嘴到熔池的距離、 送絲方向以及與工件的夾角等。 焊絲應(yīng)從熔池前方 送入。焊接

10、時，采用電子束掃描有助于焊絲的熔化和改善焊縫成形。送絲速度和焊絲直徑的選擇原則是使填充金屬量為接頭凹陷體積的1 25倍。（4）定位焊用電子束進行定位焊是裝夾工件的有效措施，其優(yōu)點是節(jié)約裝夾時間和經(jīng)費?？梢圆捎煤附邮骰蛉跏鬟M行定位焊，對于搭接接頭可用熔透法定位，有時先用弱束流定位，再用焊接束流完成焊接。（5）焊接可達性差的接頭電子束很細、工作距離長、易于控制，所以電子束可以焊接狹窄間隙的底部接頭。 這不僅可以用于生產(chǎn)過程，而且在修復(fù)報廢零件時也非常有效。復(fù)雜形 狀的昂貴鑄件常用電子束來修復(fù)。對可達性差的接頭只有滿足以下條件才能進行電子束焊接：1) 焊縫必須在電子槍允許的工作距離上。2) 必須

11、有足夠?qū)挼拈g隙允許電子束通過，以免焊接時誤傷工件。3) 在電子束的路徑上應(yīng)無干擾磁場。(6) 電子束掃描和偏轉(zhuǎn)在焊接過程中，采用電子束掃描可以加寬焊縫，降低熔池冷卻速度，消除熔透不均等缺陷，降低對接頭準(zhǔn)備的要求電子束掃描是通過改變偏轉(zhuǎn)線圈的勵磁電流，從而使橫向磁場變化來實現(xiàn)的。常用的電子束掃描圖形有正弦形、圓形、矩形、鋸 齒形等。通常電子束掃描頻率為1001000Hz，電子束偏轉(zhuǎn)角度為 2°7°。電子束掃描還可用來檢測接縫的位置和實現(xiàn)焊縫跟蹤，此時電子束的掃描速度可以高達50 一 100m /s，掃描頻率可達 20kHz。在焊接大厚度工件時，為了防止焊接所產(chǎn)生的大量金屬蒸汽

12、和離子直接侵入電子槍可設(shè)置電子束偏轉(zhuǎn)裝置，使電子槍軸線與工件表面的垂直方向成5°90°夾角，這對于大量生產(chǎn)中保證電子槍工作穩(wěn)定是十分有利的。圖9所示的就是特殊偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的一種形式，它的防護作用使電子槍在大厚度焊接過程中穩(wěn)定工作。圖9特殊偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)對電子槍的保護(7) 焊接缺陷及其防治和其他熔焊一樣， 電子束接頭也會出現(xiàn)未熔合、咬邊、焊縫下陷、 氣孔、裂紋等缺陷。此外電子束焊縫特有的缺陷有熔深不均、 長空洞、中部裂紋和由于剩磁 或干擾磁場造成的焊道偏離接縫等。如圖10所示。這種缺陷是高能束流焊接所特有的，它與電子束焊接時熔池的形成和金屬的流動有密切的關(guān)系。加大束斑直徑可消除這種缺陷。將電子束