（信号与信息处理专业论文）光学镀膜设备中电子束技术的应用与开发研究.pdf

第二章电子束技术在工业领域的应用 第二章电子束技术在工业领域的应用 电子束技术是一种非接触n - r 的高能束流加工技术。它利用经高压静电场和 电磁场加速与会聚的高能量电子流作为热源，对工件或材料实施各种特殊的加 工。由于它具有能量密度极高、热效率高、精密易控及多功能等等特点，在工业 领域的各个行业得到了广泛的应用，是高科技发展不可缺少的特种加工手段之 一。 下面就电子束技术的几个应用领域分别进行介绍。 2 1 电子束焊接 电子束焊接技术是一种利用电子束作为热源的焊接工艺，它利用经高压静电 场与电磁场加速与会聚的高能量密度电子束轰击焊件表面，将电子的动能大部分 转变为热能，使焊件接头处的金属熔融，达到焊接的目的。 电子束焊接工艺有着无可置疑的优越性： ( 1 ) 电子束能量高度集中，密度为1 0 6 1 0 9 w e m 2 ，约为普通电弧或氩弧 的1 0 1 0 0 万倍。因此可以实现深而窄的焊缝型式，可将2 0 0 3 0 0 m m 厚的钢材 一次焊成，而用电弧焊则需堆焊1 5 0 次以上。 ( 2 ) 电子束焊接所需线能量小而焊接速度又高，因此焊件热影响区小，焊件 变形也就小，常可用于精加工后的焊接。焊缝的深宽比可达2 0 ：1 ，采用高压枪 或特殊焊接工艺，深宽比可高达5 0 ：l 。 ( 3 ) 电子束焊接一般不需加填料，焊接过程在真空中进行，当真空度为 1 0 2 2 p a 时，空气中的剩余气体( i t 2 、0 2 等) 含量小于0 1 1 3 2 p p m ，而一般高纯惰 性保护气体的杂质含量为5 0 p p m 。因此电子束焊接的焊缝化学成份非常纯净，焊 接的接头强度高，常可高于母材的强度，焊缝质量是其它任何焊接所无法比拟的。 ( 4 ) 电子束焊接可适用于几乎所有的金属材料，如普通碳钢、不锈钢、合金 钢、铜、铝、难熔金属及活泼金属等。 ( 5 ) 电子束焊接的工艺参数可精确控制，结合现代计算机技术，可实现复 杂焊缝和变截面焊缝的焊接、焊缝自动跟踪及焊接过程的自动化等。 由于电子束焊接工艺有着无可置疑的优越性，因此在工业各领域得到了广泛 3 第二章电子束技术在工业领域的应用 所锯材料而异) ，同时大量节约了高速钢的材料。 电子束双金属带焊接的另一实例是将两种热性能不同的材料焊接在一起。用 这种材料制作补偿元件，如彩电显像管中的热补偿元件等。 由于双金属带电子束焊接的速度很高( s 1 5 m r a i n ) ，焊接质量的好( 焊接 是从大气进入真空，焊接后再从另一端进入大气连续的过程) ，因此具有良好的经 济效益。 2 2 电子束蒸发涂覆 真空电子束蒸发涂覆技术的工作原理见图示。 图2 1 真空电子束蒸发涂覆技术的工作原理 它是采用物理气相沉积的方法，用高能量密度的电子束作为热源，在真空中 对涂覆材料进行受控加热，使之蒸发沉积到各种基体材料上，如钢带、塑料、纸、 玻璃以及各种零件，从而获得耐蚀、耐磨、耐热以及特殊光电性能的各种表面特 性。 电子束钢带镀膜是国际上近2 0 年开始应用的一种镀膜技术，它是用电子束镀 膜方法，在普通钢带上镀以铝、铜、镍以及不锈钢等金属及合金材料，用于制造 各种汽车压力油管、家电邦迪管、镍电池以及建筑、装饰业的防蚀及美化材料等。 、电子束蒸发涂覆在机械制造业中也得到很好的应用，典型的应用如：在燃气 轮机叶片上以及各