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第5期（总第240期）机械工程与自动化No.5

2023年10月MECHANICALENGINEERING＆AUTOMATIONOct.

文章编号：1672-6413（2023)05-0207-03

应用二次电子反射原理的焊缝定位及排障分析

刘根战，刘心玫

（西安航天发动机有限公司，陕西西安710000）

摘要：随着电子束焊接技术的推广应用，对于电子束焦点的收束也在逐步提高要求，在整个焊接过程中如何

将电子束焦点的斑点与工件焊接位置正确对应上是提高产品合格率的重中之重。系统地阐述了焊缝定位技术

的重要性并且分析了二次电子反射原理及其在真空电子束焊机设备焊缝定位技术上的应用，通过分析其原

理、设计焊缝定位组件及分析总结实际案例，探讨了采用波形分析法解决焊缝定位故障难题的理论方法，使

维修工作达到事半功倍的效果。

关键词：二次电子反射；焊缝定位；排障

中图分类号：TG456.3文献标识码：B

0引言真空电子束焊机的关键技术之一就是如何准确地

焊接是一种基本的工件连接方法，焊缝质量直接找到焊缝。目前通过CCD相机观察系统寻找焊缝，但

影响着产品结构的使用性能和产品寿命。但是焊接后是由于电子束流受磁偏及观察角度的影响，导致出现

的焊缝无法避免地会产生如飞溅、焊瘤、咬边、气孔等焊偏现象，尤其对于缝隙较小的焊缝。而如何快速、精

缺陷[1。为保证产品质量，便需要对焊接过程中出现准、高效地找到焊缝位置就成了制约CCD发展的最大

的焊缝缺陷进行打磨、补焊等操作，从而提高产品质难题。综上所述，CCD相机并不适用于真空电子束焊

量、降低风险[2。目前焊缝的位置通常是采用光学观机，所以考虑用其他方法。真空电子束焊接过程中，在

察的方法来进行获取的，但是由于真空电子束焊接技入射电子束的作用下会有一种被撞开工件表面的核外

术需要在真空、射线屏蔽等条件下实施，而且其结构又电子，称为二次电子，这种电子的产额与原子序数没有

较为复杂，导致了光学观察非常容易受到影响，从而达明显的依赖关系，所以不能用作成分分析，但是其一般

不到预期的目标。真空电子束焊接的实质是由电子枪发射源都是在工件最表面，所以通过其表面的敏感度

阴极受热发射电子，经直流高压电场加速，再被静电场可以有效地分析出工件表面用于扫描电子显微镜

与磁场聚焦成束后轰击工件，释放的动能转化为热能，(ScanningElectronMicroscope,SEM)中的形貌衬度

从而使得工件融化形成焊缝3.41。真空电子束焊机焊像。二次电子反射技术能准确地找到焊缝的真实位

接技术具有很多优点，如其能够用于几乎所有的金属置，且不受磁偏作用的影响，为焊缝定位、编程及焊接

材料的焊接，特别是在难融化的材料、同种或者异种材过程中焊缝自动跟踪的实现提供了可能。在设备故障

料方面都可以完成焊接，而且该焊接技术工艺重复性排除过程中，利用示波器对各控制点的波形进行分

好，热变形小，不需要填充焊丝。因为真空电子束焊机析[6}，可以快速地找到故障点，使维修效率得到极大地

焊接是在真空状态下进行的，避免了焊缝氧化，使得焊提高。

缝质密性好，产品抗疲劳度强；电子束可以通过函数控在真空电子束焊接过程中，焊接接触机理是难以

分析清楚的，所以若以此为前提分析焊接过程中二次

制其形状，对焊缝进行扫描修饰，使焊缝光滑圆润，且

深宽比大，被广泛应用于航空航天、核能、电子与医疗电子成像的难度会大大增加，基于此本文进行理论分

等领域[5]。随着其应用的推广，焊缝定位技术的研究析的前提是采用较小的束流先进行扫描分析成像，之

后再用符合焊接标准的束流进行焊接。

也就显得尤为重要。本文从二次电子的反射原理入