电子束焊接：极窄的焊缝和可靠的连接

1、电子束焊接：极窄的焊缝和可靠的连接对于很深而且很窄的平面焊缝时，电子束技术是一个非常可靠的工艺。它可以把 角度变形和横向收缩量及其它一些非理想的影响减到最小。应用电子束焊接的应用涵盖了从薄膜焊接到一次性焊接200mm的工件。此外它还可以 焊接不同的金属材料和这些材料的结合物。价值在设计机械零件时会面临如何通过选择合适的设计方案以达到节省成本的问题， 电子束在这一点上有着很大的潜力。由于焊接速度很快，电子束技术在电子产品 和汽车制造领域的大批量生产中体现出了高度的生产能力。在对航空航天，造船 或铁路行业的一些产品进行单件加工和小批量生产时电子束技术也体现出了它 的精确性和可重复性，因为这种工艺带

2、有先进的电子测量和电气控制技术，因此 对自动化生产线而言它是一个优化前提。我们的优势：稳定的焊接技术，经济性，可靠性。应用领域电子束焊接技术被应用于几乎所有的领域，可以完成标准的和技术要求比较高的 焊接任务。汽车工业：以高度的经济性进行大批量生产，例如：整个动力传动系统（发动机， 传动机构）（图1）。航空航天工业：加工一些技术要求高并有特殊用途的部件，如直升飞机的零部件 （图2）或卫星燃料箱。能源和电子工业：大批量加工铜制品和其它一些接触材料的产品如断路器（图3）。 铁路，造船和医药工业：安全可靠的连接，如德国高速火车的扣环（图4）和适 用人体的植入物（图5）。机器设备制造和食品工业：小批量和

3、大批量加工不锈钢制品以及其它不同的钢的 结合物的产品。可通过电子束焊接重达50吨的工件。研发：可以实现设计复杂，成本昂贵且高要求的产品的加工，这些产品的材料为 钨，铂金等特殊的材料。过程电子束焊接时会通过电子在加工区域产生必要的能量（通过60-150kV的高压加 速）。束流的形成一直在真空中。焊接也在真空中进行，有些设备则是在大气环 境下实现焊接。当电子撞击到工件上时，大部分的动能转化成热能，进行焊接。 能量密度在不到0,1mm至2mm的焦点直径范围内达到了 105至109 W/cm2。在高 效率时电子束焊接能达到和焊接几乎一样的能量密度（激光能量利用率：3-14%， 电子束能量利用率：约70

4、%）。在高速焊接时电子束能焊出极深且窄的焊缝。由 于极小的焊缝宽度使得变形也很小。电子束被用于焊接要求焊缝很细小的部件， 因为电子束可以被电场精确的控制偏转。可达到的焊缝深度在0,3 mm到300mm 之间（铝），150mm （钢）。高能量密度使得电子束可以焊接所有的金属，包括 一些易熔化金属，以及对不同材料进行焊接实现混合组合，如钢和青铜。电子束焊接设备经常用于汽车工业里传动部件的批量生产（主要是日本和德国）。 除了简单，价廉的加工任务，其它来自航空航天，铁路交通和食品工业的部件也 可以用电子束焊接。有关深度焊接效果的更多的信息。在电子撞击到原料时，它们将减速并释放其动 能（绝大部分转为热能

5、）。深度焊接的效果是按下面的过程产生的：当电子一个接着一个的撞击工件表面某 点时，会在该点产生热量。当能量密度超过106W/cm2时，被称为焦点中心处 的材料开始熔化蒸发。从蒸汽中产生毛细管，毛细管被熔化的材料包围。如此使 得束流渗透更深入，继续熔化周围的古体材料。如果工件相对于电子束进行移动， 那么在电子束前的材料就会被熔化，而后就沿着蒸气毛细管流动并随后固化。深度熔融可以焊出很窄并且深度超过100mm的焊缝（如图所示的是铝的深度焊 接（150mm）。它可以达到一个50:1的深宽比。电子束的工艺参数可以被精确 的控制。所有的参数都可以作为电学单位被测量和被控制。电学参数的测量比起光纤和光学参

6、数的测量更简单。创新的控制方法和CNC控制 系统的结合使用，为材料加工开拓了更多新的可能性。鉴于精确可调性，使得电子束的所有应用获益匪浅：通过简便可靠的测量，可以精确记录下所有束流的调节参数和易于再生产。在整 个闭环控制里的反馈是可行的，因此在加工位置的电子束的调整既可以手动也可 以全自动实现，同时还易于手动操控。焊接时允许的缝隙：最大允许的缝隙是焊 接深度的5 %，但最多为0.3 mm。每次应用都要确认偏差。较大的缝隙则需要焊接辅料。这两种情况通常从技术角度和商业角度上来说，都 是不希望发生的。设计：电子束工艺为设计工程师，处理连接问题时带来极高的 自由度，通过对材料优化的选择，引领您进入成

7、本节约型的生产。因为用电子束 进行焊接保证的不仅仅是低变形和高精度。此外电子束多束流的应用还可以克服其他焊接工艺的局限：在焊接时，如果工件不允许太热，或是要求的焊缝深度很大，且必须保证在一个 很小的公差范围内，此时电子束相对于激光体现出了优势。因为许多工件都可以 由单独的部件连接而成，这样就可以使廉价材料代替昂贵材料成为了可能。一个 好的焊接设计可以避免，在焊接件的其它位置进行费用很高的切屑加工和酸洗。材料：极高的能量密度使得电子束可以焊接所有的材料，包括极易熔化的金属以 及通过不同材料的焊接实现混合物的生产，如钢和青铜（图示是典型的青铜和钢 的深度焊接（20mm）。采用电子束技术，波宾公司能够可靠的焊接压铸铝零件。在材料内部作为气体被 锁住的分离介质的剩余部分会慢慢散去，这样可以避免令人担心的气体爆炸性膨 胀。在很多情况下，可以通过适当的位移的热来控制高强度竦合金的热裂的形成。多 熔池技术：采用波宾的多熔池技术，可以同时焊接最多达60道焊缝。小上轴向 焊缝的焊接