電子束焊接，也叫電子束焊，是指利用加速和聚焦的電子束轟擊置于真空或非真空中的焊接面，使被焊工件熔化實(shí)現(xiàn)焊接。真空電子束焊是目前應(yīng)用Z廣的電子束焊。

電子束焊原理

       電子束在30～150kV的加速電壓作用下，被加速到光速的1/2～2/3倍，高速電子流轟擊工件表面，使其表層溫度達(dá)到104℃以上、功率密度達(dá)到107W/cm2。因此，能量密度高度集中和局部高溫是電子束焊接的Z大特點(diǎn)。但在常規(guī)加速電壓的作用下，電子束穿透工件的深度僅為幾十分之一毫米，這與電子束焊縫的熔深(Z大可達(dá)300mm)相比是微不足道的。

　　當(dāng)束功率密度低于105W/cm2時(shí)，電子束的能量在工件表面將轉(zhuǎn)換為熱能，由于工件表面的散熱條件較好，通過熱傳導(dǎo)的方式，熔池有向工件深層發(fā)展的趨勢(shì)，此時(shí)焊縫熔深較淺，稱為熔化成形。

　　當(dāng)束功率密度增大到超過105W/cm2時(shí)，焊縫表面金屬迅速熔化且劇烈蒸發(fā)，在蒸發(fā)反作用力的排斥下，熔池下凹，排開液態(tài)金屬而露出新的固態(tài)金屬表面，使電子束可以穿透到相當(dāng)?shù)纳疃�，形成一個(gè)細(xì)長的束孔。

　　隨著電子束的移動(dòng)，束孔前沿的金屬不斷熔化并被排斥到熔池后方，冷凝后形成焊縫，這種焊縫稱為深穿入成形。電子束焊接中主要采用這種成形方法以發(fā)揮其深寬比較大的優(yōu)點(diǎn)。

電子束焊接優(yōu)缺點(diǎn)

　　電子束焊接技術(shù)具有能量密度高、焊接速度快、焊接變形區(qū)小、參數(shù)易于控制、可焊接難熔及異種金屬等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用。

　　1、電子束焊接的優(yōu)勢(shì)

　�、倌芰棵芏雀�(1010-1013W/m2)。焊縫窄，熱影響區(qū)小且具有平行邊緣，焊接變形小;一般焊接無需填充金屬;對(duì)于高質(zhì)量的工業(yè)產(chǎn)品具有較高的焊接速度;可獲得深寬比大的焊縫，焊接厚件時(shí)不開坡口一次成形。

　�、谡婵諚l件下焊接。避免在焊接過程中工件氧化，焊縫純凈度高。

　　③可靠性及重復(fù)性好。焊接參數(shù)自動(dòng)控制，能夠保證焊縫質(zhì)量;焊接參數(shù)易于調(diào)節(jié)，工藝適應(yīng)性強(qiáng)。

　�、苓m用于異種金屬材料焊接，包括部分陶瓷材料。

　　2、電子束焊接的局限性

　　窄焊縫(熔化區(qū))要求焊前對(duì)工件進(jìn)行精細(xì)的準(zhǔn)備;焊接接頭邊緣需加工;焊接接頭要求沒有裝配間隙或非常小的間隙(通常無填充金屬);真空下進(jìn)行焊接可能使被焊工件的尺寸受限制;大規(guī)格工件需定制特殊設(shè)備;特殊工件需采用局部真空電子束焊;對(duì)帶磁的部件敏感，即電子路徑受磁場(chǎng)韻影響;從陰極至工件轟擊點(diǎn)的磁場(chǎng);針對(duì)被焊金屬工件內(nèi)部磁場(chǎng)必須退磁。

電子束焊接技術(shù)

　　1、電子束釬焊

　　真空電子束釬焊作為一種高質(zhì)量、GX率、精確控制的制造技術(shù)，對(duì)各種精密、復(fù)雜部件的連接制造具有非常重要的意義。用電子束作為加熱源進(jìn)行真空釬焊，就是用電子束高速掃描，使電子束由點(diǎn)熱源轉(zhuǎn)化為面熱源，實(shí)現(xiàn)零件的局部高速均勻加熱。該工藝具有普通真空釬焊無法比擬的優(yōu)越性，如高溫停留時(shí)間短、大大減少釬料對(duì)母材的溶蝕、輸入能量精密可控、能量輸入路徑可任意編輯等。

　　近年來國內(nèi)外已通過電子束釬焊技術(shù)實(shí)現(xiàn)了陶瓷零件、碳-碳復(fù)合材料、立方氮化硼與碳化鎢基體以及換熱器管板結(jié)構(gòu)的連接。在國內(nèi)，電子束復(fù)合加工技術(shù)應(yīng)用尚未普及，僅某航空研究所對(duì)飛機(jī)換熱器管板結(jié)構(gòu)進(jìn)行過初步研究。

　　有學(xué)者分別采用電子束釬焊對(duì)不銹鋼管板進(jìn)行連接。結(jié)果表明，接頭部位的釬縫均勻圓滑，釬焊透率，滿足技術(shù)規(guī)范要求，如下圖所示。

　　近年來更多的研究者認(rèn)識(shí)到電子束釬焊在焊接領(lǐng)域的優(yōu)越性。圍繞電子束釬焊所開展的研究主要為釬接機(jī)理和針對(duì)具體材料與結(jié)構(gòu)的實(shí)用工藝兩方面，焊接機(jī)理方面的研究為實(shí)用工藝技術(shù)的形成奠定了基礎(chǔ)。目前，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)電子束釬焊的熱作用控制研究逐漸引起了人們的重視，成為電子束釬焊技術(shù)研究中的熱點(diǎn)之一。

　　2、活性劑電子束焊接

　　將活性劑應(yīng)用于電子束焊也是目前活性焊接研究的重要領(lǐng)域之一。在一定條件下，活性劑對(duì)電子束焊的熔深影響很大，現(xiàn)已逐步形成了活性電子束焊的新技術(shù)。

　　與傳統(tǒng)電子束焊相比，活性電子束焊的特點(diǎn)為：

　�、偈褂没钚詣┛擅黠@減小熔池上部寬度，改變?nèi)鄢匦螤睢?/p>

　�、赟iO2、TiO2、Cr2O3單組元活性劑對(duì)電子束焊接熔深增加有影響。

　�、塾蒘iO2、TiO2、Cr2O3等組成的多組元不銹鋼電子束焊活性劑，可使聚焦電子束焊接熔深增加兩倍多。

　�、苁褂没钚詣┖�，聚焦電流和束流對(duì)電子束焊熔深增加有影響。

　　有學(xué)者對(duì)用電子束活性劑焊接TA15板材進(jìn)行堆焊實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，活性劑對(duì)熔池形狀有很大影響，通過添加活性劑改變表面張力梯度，改善了焊縫咬邊。

　　還有學(xué)者分別對(duì)6mm厚LF21鋁合金和10mm厚不銹鋼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，用電子束焊接鋁合金，表面張力梯度改變理論對(duì)鋁合金熔深增加的作用不明顯。電子束焊接不銹鋼使用活性劑可增加電子束焊的熔深，使用活性劑后，聚焦電流和束流對(duì)電子束焊熔深增加有較大影響。

　　隨著對(duì)活性焊接機(jī)理的進(jìn)一步研究，新的GX活性焊接法將得到應(yīng)用。

　　3、電子束復(fù)合焊接

　　近年來，焊接研究所提出了新型非真空電子