特种焊接——电子束焊新技术和新工艺.pdfVIP

5.电子束焊的应用范围

电子束焊由于具有改善接头力学性能、减小缺陷、保证焊接稳定性、大大减少生产时间等优点，其所具有的优越性使得其在工业发

达国家得到了迅速发展和广泛应用。电子束焊产品已由原子能、火箭、航空航天等国防尖端部门扩大到机械工业等民用部门。电子束焊

接主要用于质量或生产率要求高的产品，焊接技术可应用于下列材料和场合：

（1）除含锌高的材料（如黄铜）、低级铸铁和未脱氧处理的普通低碳钢外，绝大多数金属及合金都可以用电子束焊接。

（2）可以焊接熔点、热导率、溶解度相差很大的金属。

（3）可不开坡口焊接厚度不大的工件，焊接变形小；能焊接可达性差的焊缝。

（4）可用于焊接质量要求高、在真空中使用的器件，或用于焊件内部要求真空的密封器件；焊接精密仪器、仪表、电子工业中的

微型器件。

（5）散焦电子束可用于焊前预热或焊后冷却，还可用于钎焊热源。

6.电子束焊的设备与装备

电子束焊机通常由电子枪、高压电源、控制系统、真空工作室、真空系统、工作台及辅助装置等几大部分组成。

选用电子束焊设备时，应综合考虑被焊材料、板厚、形状、产品批量等因素。一般来说，焊接化学性能活泼的金属（如W、Ta、Mo、

Nb、Ti）及其合金应选用高真空焊机；焊接易蒸发的金属及其合金应选用低真空焊机；厚大焊件应选用高压型焊机，中等厚度工件选用

中压焊机；成批量生产时应选用专用焊机，品种多、批量小或单件生产选用通用型焊机。

7.电子束焊的焊接工艺

7.1焊前准备

（1）结合面的加工与清理

电子束焊接头金属紧密配合无坡口对接形式，一般不加填充金属，仅在焊接异种金属或合金，又确有必要时才使用填充金属。要求



结合面经机械加工，表面粗糙度一般为1.5～25m。宽焊缝比窄焊缝对结合面要求可放宽，搭接接头也不必过严。

焊前必须对焊件表面进行严格清理，否则易产生焊缝缺陷，力学性能变坏，还影响抽气时间。清理完毕后不能再用手或工具触及接

头区，以免污染。

（2）接头装配

电子束焊接头要紧密结合，不留间隙，尽量使结合面平行，以便窄小的电子束能均匀融化接头两边的母材。装配公差取决于焊件厚

度、接头形状和焊接工艺要求，装配间隙宜小不宜大。焊薄工件时装配间隙要小于0.13mm，随着焊件厚度的增加，可用稍大一些的间隙。

（3）夹紧

电子束焊是机械或自动化操作的，如果零件不是设计成自紧式的，必须用夹具进行定位与夹紧，然后移动电子枪体或工作台完成焊

接。为了避免电子束发生磁偏转，要使用无磁性的金属制造所有的夹具和工具。

（4）退磁

所有磁性的金属材料在电子束焊之前都必须退磁。剩磁可能因磁粉探伤、电磁卡盘或电化加工等造成，即使剩磁不大，也足以引起

电子束的偏转。焊件退磁后可放在工频感应磁场中，靠慢慢移出进行退磁，也可用磁粉探伤设备进行退磁。

7.2接头设计

电子束焊接的接头形式有对接、角接、搭接和卷边接头，均可进行无坡口全熔透或给定熔深的单道焊。这些接头原则上可以用于

电子束焊接的一次穿透完成。如果电子束的功率不足以穿透接头的全厚度，也可采取正反两面焊的方法来完成。

电子束焊不同接头有各自特有的结合面设计、接缝准备和施焊的方位。设计原则是便于接头的准备、装配和对中，减少收缩应力，

保证获得所需熔透度。

8.电子束焊的工艺参数

电子束焊的工艺参数主要是加速电压、电子束电流、聚焦电流、焊接速度和工作距离。电子束焊的工艺参数主要由板厚来决定。

板厚越大，所要求的热量输入越高。为了防止裂纹、气孔和保证质量，对焊接工艺参数要严格控制。

（1）加速电压

在相同的功率、不同的加速电压下，所得焊缝深度和形状是不同的。提高加速电压可增加焊缝的熔深，焊缝断面深宽比与加速电

压成正比例。当焊接大厚度件并要求得到窄而平的焊缝或电子枪与焊件的距离较大时可提高加速电压。

（2）电子束电流

由电子枪阴极发射流向阳极的电子束电流（也称束流）与加速电压一起决定着电子束的功率。电子束的功率是指电子束单位时间

内放出的能量，用加速电压与电子束电流的乘积表示。增加电子束电流，熔深和熔宽都会增加。在电子束焊中，由于加速电压基本不变，

所以为满足不同的焊接工艺要求，常常要调整电子束电流。

（3）焊接速度

焊接速度和电子束功率一起决定着焊缝的熔深、宽度以及被焊材料熔池行为（冷却、凝固及焊缝融合线形状）。增加焊接速度会

使焊缝变窄，熔深减小。

（4）聚焦电流

电