電子束焊是利用加速和聚焦的電子束轟擊置于真空或非真空中的焊件所產(chǎn)生的熱能進(jìn)行焊接的方法。電子束焊接因具有不用焊條、不易氧化、工藝重復(fù)性好及熱變形量小的優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于航空航天、原子能、國(guó)防及軍工、汽車和電氣電工儀表等眾多行業(yè)。下面一起來(lái)了解下電子束焊接工作原理、特點(diǎn)及常見問題。相信大家看完后，對(duì)于電子束焊就有了大概的認(rèn)知。

電子束焊簡(jiǎn)介：

電子束焊是以集中的高速電子束轟擊工件表面時(shí)所產(chǎn)生的熱能進(jìn)行焊接的方法。

電子束焊接時(shí)，由電子槍產(chǎn)生電子束并加速。常用的電子束焊有：高真空電子束焊、低真空電子束焊和非真空電子束焊。前兩種方法都是在真空室內(nèi)進(jìn)行。焊接準(zhǔn)備時(shí)間（主要是抽真空時(shí)間）較長(zhǎng)，工件尺寸受真空室大小限制。

電子束焊與電弧焊相比，主要特點(diǎn)是焊縫熔深大、熔寬小、焊縫金屬純度高。它既可用于很薄材料的精密焊接，又可用于很厚的（最厚達(dá)300mm）構(gòu)件焊接。

所有用其他焊接方法能進(jìn)行熔化焊的金屬及合金都可以用電子束焊接。主要用于要求高質(zhì)量的產(chǎn)品的焊接。還能解決異種金屬、易氧化金屬及難熔金屬的焊接。但不適于大批量產(chǎn)品。

電子束焊接工作原理

電子從電子槍中的發(fā)射體（陰極）逸出，在加速電壓作用下，電子被加速至光速的0。3～0.7倍，具有一定的動(dòng)能。再經(jīng)電子槍中靜電透鏡和電磁透鏡的作用，會(huì)聚成功率密度很高的電子束流。這種電子束流撞擊工件表面，電子動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏�使金屬迅速熔化和蒸發(fā)。在高壓金屬蒸氣作用下，工件表面被迅速“鉆”出一個(gè)小孔，也稱之為“匙孔”，隨著電子束與工件的相對(duì)移動(dòng)，液態(tài)金屬沿小孔周圍流向熔池后部，并冷卻凝固形成焊縫。

電子束焊接的主要特點(diǎn)

電子束穿透能力強(qiáng)，功率密度極高，焊縫深寬比大，可達(dá)到50:1，可實(shí)現(xiàn)大厚度材料一次成形，最大焊接厚度達(dá)300mm。

焊接可達(dá)性好，焊接速度快，一般在1m/min以上，熱影響區(qū)小，焊接變形小，焊接結(jié)構(gòu)精度高。

電子束能量可以調(diào)節(jié)，被焊金屬厚度可以從薄至0。05mm到厚至300mm，不開坡口，一次焊接成形，這是其他焊接方法無(wú)法達(dá)到的。能采用電子束焊接的材料范圍較大，特別適用于活性金屬、難熔金屬和質(zhì)量要求高的工件的焊接。

電子束焊接六大常見問題

一問：電子束焊接為什么要在真空條件下進(jìn)行焊接？

（1）在大氣的環(huán)境下，高速運(yùn)動(dòng)的電子遇到大氣中的空氣分子，會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的反射，折射，散射等現(xiàn)象，這樣電子束的能量會(huì)消耗殆盡，等到達(dá)要焊接的工件，幾乎不能穿透厚一點(diǎn)的金屬；

（2）即使所剩的能量很高，在大氣狀態(tài)下焊接，焊接的質(zhì)量也很難保證，比如氣孔等；

（3）基于安全角度進(jìn)行考慮，因?yàn)殡娮邮�焊接過(guò)程中會(huì)有X射線產(chǎn)生，對(duì)人體的危害是比較大的，有真空室就可以通過(guò)真空室來(lái)消除這個(gè)影響。

二問：電子束焊接的特點(diǎn)？

（1）大的深寬比，可達(dá)20:1，如果用脈沖的話，可達(dá)50:1；

（2）可焊接難熔金屬，熱敏感強(qiáng)的金屬及異種金屬；

（3）可精確控制，重復(fù)性好及穩(wěn)定性好（當(dāng)然這個(gè)和設(shè)備的性能緊密相關(guān)）;

（4）由于是在真空中進(jìn)行，因?yàn)榭梢蕴岣吆缚p質(zhì)。

三問：電子束焊接到底可以用在哪些方面？

在我國(guó)的航空航天領(lǐng)域，也就是我們平常所說(shuō)的，一個(gè)衛(wèi)星，火箭，導(dǎo)彈（差不多和火箭是一個(gè)東東），飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)，飛機(jī)零部件等上面其實(shí)應(yīng)用非常廣泛。還有就是一些船舶的零部件，汽車的渦輪增壓器，汽車變數(shù)箱的齒輪等等；再就是核能的一些大結(jié)構(gòu)件的焊接，汽輪機(jī)的焊接，一些真空壓力容器等的焊接。

四問：大銅件的焊接件焊接效果怎么樣？

大銅件的焊接和小銅件的焊接又是不一樣的，為什么呢？很顯然，熱容量不一樣，小銅件和大銅件的焊接時(shí)候的熱輸入量是不成比例的，這就是銅和其他材料不一樣的地方。很多的設(shè)備由于功率不夠，或者加速電壓不夠高，焊接的深度就是打不到的，比如下面的這個(gè)例子。

大徑銅管的焊接，直徑大于300mm，長(zhǎng)度大于1500mm，焊接深度為大于35mm。由于對(duì)接的地方空間有限，無(wú)法開坡口，因此對(duì)于一般的焊接方法可能無(wú)能無(wú)力。但是對(duì)于電子束焊接來(lái)說(shuō)，正好綽綽有余，而且焊后要求抽高真空，所以焊接的要求還是很高的。

大家可以看焊接的表面，這個(gè)還是非常的平穩(wěn)，過(guò)渡也是非常的均勻，魚鱗紋排列的非常的均勻，焊后經(jīng)過(guò)真空檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)完全符合要求。對(duì)于此種焊接而言，焊縫形式比較的簡(jiǎn)單，單一，因此難度在于焊接參數(shù)的調(diào)試，用中壓60KV的設(shè)備，很有可能因?yàn)楣β什粔蚨�達(dá)不到焊接要求，而對(duì)于高壓150kv的設(shè)備而言，還是毫無(wú)壓力的。

五問：鈦合金的焊接性能怎么樣？

平時(shí)工業(yè)產(chǎn)品中經(jīng)常見過(guò)的一些鈦合金也就是TC4，TA15，純鈦這幾種，還有其他的也就不細(xì)說(shuō)了�？傮w來(lái)說(shuō)，鈦合金在航空航天等領(lǐng)域中非常的常用，因?yàn)槠鋬?yōu)良的機(jī)械等性能。而且在焊接上面，非常的適合用電子束焊接，可以說(shuō)鈦合金是最合適用電子束焊接的材料之一，因?yàn)樗�的流�?dòng)性非常好，對(duì)于一些10mm以下的鈦合金薄板而言，可以很輕松的做到單面焊接雙面成型，而且非常的漂亮。

3mm厚的對(duì)接焊縫，第一張是正面的焊縫，第二張是反面成型的焊縫。是不是覺得非常不錯(cuò)？當(dāng)然，這個(gè)肯定還是做得更好的。這樣的焊縫，需要的能量不是很大，這個(gè)焊接的好壞和工藝參數(shù)的選取的關(guān)系非常大。

六問：大厚度的鈦合金好焊接嗎？

沒有接觸過(guò)焊接的人對(duì)焊接的認(rèn)識(shí)是不全面的，這個(gè)薄板焊接和厚板焊接的差別就像北京和紐約的差別一樣，同樣是大城市，但是為什么我們帝都總是有霧霾?同樣是鈦合金，為什么厚板就這么多的問題？

一是厚板需要的能量大；二是厚板焊接的變形也是比較大；三是厚度越大，產(chǎn)生缺陷的幾率也越大。

一個(gè)中等厚度的鈦合金的水冷板的焊接，打的水壓比較大，而且焊道非常多，一件焊接下來(lái)，光焊接時(shí)間就得30分鐘左右，因此屬于比較難焊接的。大家可以看看焊縫表面，余高比較的突出，表面還是比較的光滑；拐角的地方，交接的地方也都是比較的合適的。

這個(gè)例子的難點(diǎn)不是焊接深度，而是焊接變形的問題，等到你焊接一部分焊縫之后，其他地方的接觸的焊縫由于收縮變形肯定都是變得特別的答，肯定會(huì)有2-3mm左右的縫隙。但是由于鈦合金的流動(dòng)性非常好，因此還是沒有問題的，而且焊后整塊板都會(huì)變行，這個(gè)焊接的應(yīng)力非常之大，單靠工裝很難以保證，因此焊后也要進(jìn)行去應(yīng)力的退火等工序。