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電子束焊接設備 |
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送絲機構應焊絲準確地送入電子束的作用范圍內。送絲嘴應盡可能靠近熔池,其表面應有涂層以防金屬飛濺物的沾污。應選用耐熱鋼來制造送絲嘴。應能方便地對送絲機構進行調節。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。焊絲應從熔池前方送入。焊接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。
用電子束進行定位焊是裝夾工件的有效措施,其優點是節約裝夾時間和經費。可以采用焊接束流或弱束流進行定位焊,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。
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,降低對接頭準備的要求。電子束掃描是通過改變偏轉線圈的激磁電流,從而使橫向磁場變化來實現的。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100~1000Hz。電子束偏轉角度為2°~5°。電子束掃描還可用來檢測接縫的位置和實現焊縫跟蹤,此時電子束的掃描速度可以高達50~100m/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生的大量金屬蒸氣和離子直接侵入電子槍可設置電子束偏轉裝置。使電子槍軸線與工件表面的垂直方向成5°~90°夾角,這對于大量生產中電子槍工作穩定是十分有利的。
電子束焊的分類方法很多。按被焊工件所處的環境的真空度可分為三種:高真空電子束焊,低真空電子束焊和非真空電子束焊。
高真空電子束焊是在10-4~10-1Pa的壓強下進行的。良好的真空條件,可以對熔池的“保護”防止金屬元素的氧化和燒損,適用于活性金屬、難熔金屬和質量要求高的工件的焊接。
低真空電子束焊是在10-1~10Pa的壓強下進行的。壓強為4Pa時束流密度及其相應的功率密度的大值與高真空的大值相差很小。因此,低真空電子束焊也具有束流密度和功率密度高的特點。由于只需抽到低真空,明顯地縮短了抽真空時間,提高了生產率,適用于批量大的零件的焊接和在生產線上使用。
在非真空電子束焊機中,電子束仍是在高真空條件下產生的,然后穿過一組光闌、氣阻和若干級預真空小室,射到處于大氣壓力下的工件上。在壓強增加到7~15Pa時,由于散射,電子束功率密度明顯下降。在大氣壓下,電子束散射更加強烈。即使將電子槍的工作距離限制在20~50mm,焊縫深寬比大也只能達到5:1。目前,非真空電子束焊接能夠達到的大熔深為30mm。這種方法的優點是不需真空室,因而可以焊接尺寸大的工件,生產率較高。
局部真空電子束焊接技術是在大尺寸結構件的焊縫及其附近局部區域建立真空環境,并進行電子束焊接的技術。這種方法既保留了真空電子束焊接的特點,又避開了龐大的真空室,解決了厚大工件的焊接問題,可大大提高焊接質量并降低設備成本。
通常情況下,根據電子槍的類型選取某一數值,在相同的功率、不同的加速電壓下,所得焊縫深度和形狀是不同的。提高加速電壓可增加焊縫的熔深,在保持其他參數不變的條件下,焊縫橫斷面深寬比與加速電壓成正比例。當焊接大厚件并要求得到窄而平的焊縫,或電子槍與焊件間的距離較大時可提高加速電壓。在這次試驗中,由于焊接距離較大,因此,要對達到8mm厚的鋁合金件達到焊透的效果,加速電壓基本控制在30~60kV。