电子束焊束流偏压板调整
电子束焊接
1.3.1 焊前准备
焊前清理：真空电子束焊前必须对焊件表面
进行严格清理，否则将导致焊缝产生缺陷， 接头的力学性能降低，不清洁的表面还会延 长抽真空时间，影响电子枪工作的稳定性， 降低真空泵的使用寿命。
1.3.1 焊前准备
观察窗口通常由三重玻璃组成，里层为普通玻璃；中层 的铅玻璃是防护X射线的作用；外层的钢化玻璃是承受 真空室内外压力差的。
采用工业电视可以使操作者能连续观察焊接过程，防止 肉眼受强烈光线刺激的危害。
1.2.2 电子束焊机的选用
选用电子束焊机通常考虑以下几个方面： 焊接化学性能活泼的金属（如W、Ta、Mo等）及其合金应
零件装配： 对于无锁底的对接接头，板厚δ＜1.5mm时，局部最
大间隙不应超过0.07 mm；随板厚增加，间隙略增。 板厚超过3.8mm时，局部最大间隙可到0.25 mm。
焊薄工件时，一般装配间隙不应大于0.13mm。
1.3.1 焊前准备
非真空电子束焊时，装配间隙可以放宽到0.75mm。 深熔焊时，装配不良或间隙过大，会导致过量收缩、 咬边、漏焊等缺陷。
1.1.2 电子束焊的特点及分类
2．电子束焊的缺点 设备比较复杂，投资大，费用较昂贵； 电子束焊要求接头位置准确，间隙小而且均匀，
焊前对接头加工、装配要求严格； 真空电子束焊接时，被焊工件尺寸和形状常常受到
工作室的限制； 电子束易受杂散电磁场的干扰，影响焊接质量； 电子束焊接时产生X射线，需要操作人员严加防护。
由电子枪、工作室（也 称真空室）、电源及电 气控制系统、真空系统、 工作台以及辅助装置等 几大部分组成。
1.2.1 电子束焊机的组成
电子束焊
电子束焊焊接方法基本概念电子束焊是利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的方法。
基本原理和分类电子束焊接因具有不用焊条、不易氧化、工艺重复性好及热变形量小的优点而广泛应用于航空航天、原子能、国防及军工、汽车和电气电工仪表等众多行业。
电子束焊接的基本原理是电子枪中的阴极由于直接或间接加热而发射电子，该电子在高压静电场的加速下再通过电磁场的聚焦就可以形成能量密度极高的电子束，用此电子束去轰击工件，巨大的动能转化为热能，使焊接处工件熔化，形成熔池，从而实现对工件的焊接。
电子束焊的分类方法很多。
按被焊工件所处的环境的真空度可分为三种：高真空电子束焊，低真空电子束焊和非真空电子束焊。
1.高真空电子束焊是在10-4～10-1Pa的压强下进行的。
良好的真空条件，可以保证对熔池的“保护”防止金属元素的氧化和烧损，适用于活性金属、难熔金属和质量要求高的工件的焊接。
2.低真空电子束焊是在10-1～10Pa的压强下进行的。
压强为4Pa时束流密度及其相应的功率密度的最大值与高真空的最大值相差很小。
因此，低真空电子束焊也具有束流密度和功率密度高的特点。
由于只需抽到低真空，明显地缩短了抽真空时间，提高了生产率，适用于批量大的零件的焊接和在生产线上使用。
3.在非真空电子束焊机中，电子束仍是在高真空条件下产生的，然后穿过一组光阑、气阻和若干级预真空小室，射到处于大气压力下的工件上。
在压强增加到7～15Pa 时，由于散射，电子束功率密度明显下降。
在大气压下，电子束散射更加强烈。
即使将电子枪的工作距离限制在20～50mm，焊缝深宽比最大也只能达到5：1。
目前，非真空电子束焊接能够达到的最大熔深为30mm。
这种方法的优点是不需真空室，因而可以焊接尺寸大的工件，生产率较高。
工艺特点和应用范围1.工艺特点①电子束穿透能力强(功率密度可达106W/cm2)，焊缝深宽比大(可达50:1)，易于实现厚度差极大的焊件之间的接。
电子束焊接
电子束焊接电子束焊接是一种利用电子束作为热源的焊接工艺。
电子束发生器中的阴极加热到一定的温度时逸出电子，电子在高压电场中被加速，通过电磁透镜聚焦后，形成能量密集度极高的电子束，当电子束轰击焊接表面时，电子的动能大部分转变为热能，使焊接件的结合处的金属熔融，当焊件移动时，在焊件结合处形成一条连续的焊缝。
对于真空电子束焊机，要焊接的工件置于真空室中，一般装夹在可直线移动或旋转的工作台上。
焊接过程可通过观察系统观察。
电子束焊接技术因其高能量密度和优良的焊缝质量，率先在国内航空工业得到应用。
先进发动机和飞机工业中已广泛应用了电子束焊接技术，取得了很大的经济效益和社会效益，该项技术从上世纪八十年代开始逐步在向民用工业转化。
汽车工业、机械工业等已广泛应用该技术。
我国自行研制电子束焊机始于60 年代，至今已研制生产出不同类型和功能的电子束焊机上百台，并形成了一支研制生产的技术队伍，能为国内市场提供小功率的电子束焊机。
近年来，出现了关键部件 (电子枪，高压电源等) 引进、其它部件国内配套的引进方式，这种方式的优点是：设备既保持了较高的技术水平，又能大大降低成本，同时还能对用户提供较完善的售后服务。
北京航空工艺研究所以此方式为某航空厂实施设备的总体设计和总成，实现了某重要构件的真空电子束焊接；桂林电器科学研究所也通过这种方式开发了HDG(Z)-6 型双金属带材高压电子束连续自动焊接生产线，该机加速电压120kV、束流0〜50mA、电子束功率6kW，带材运行速度0〜15m/min ，从而使我国挤身于世界上能生产这种生产线的几个国家之一。
北京中科电气高技术公司近期为上海通用汽车公司研制成功自动变速车液力扭变器涡轮组件电子束焊机，70 s 内可完成两条端面圆焊缝的焊接，并已投入商业化生产。
目前，以科学院电工所的EBW 系列为代表的汽车齿轮专用电子束焊机占据了国内汽车齿轮电子束焊接的主要市场份额；我国的中小功率电子束焊机已接近或赶上国外同类产品的先进水平，而价格仅为国外同类产品的1/4 左右，有明显的性能价格比优势。
第九章-电子束焊
第二节 电子束焊的焊接设备一、电来自枪图9-1 三极电子枪
(1)直接加热式阴极 加热电流的类型和大小是影响阴
第二节 电子束焊的焊接设备
极寿命、电子束稳定的主要因素。 (2)间接加热式阴极 在加热灯丝和阴极之间应加几千伏的电压，使 阴极受到热电子的撞击而升温，这种电极的热惯性大、寿命长、形状 稳定。
2.按被焊材料所处环境的真空度分类
(1)高真空电子束焊 焊接是在10-4~10-1Pa的压强下进行的，良好的 真空条件，可以很好地保护焊缝熔池，防止金属元素的氧化和烧损。
第一节 电子束焊概述
(2)低真空电子束焊 焊接是在10-1~10Pa的压强下进行的，虽然真空 度不高，但是，在10-1~10Pa的压强下，束流密度及其相应的功率密 度的最大值，与高真空的最大值相差很小。 (3)非真空电子束焊 成本低、效率高，在汽车生产线上可连续进行 焊接。
第二节 电子束焊的焊接设备
二、供电电源
(1)高压电源 直流高压电源是用来建立阴极-阳级之间的高压电场， 对于保证电子束斑点的质量、参数的稳定、聚焦和偏转等起到很重要 的作用。 (2)阴极加热电源 直热式阴极加热电源应采用具有良好滤波的直流 电源，要求不高的专用电子束焊机也可以采用交流电供电。 (3)偏压电源 为了使电子束流在允许的范围内稳定，偏压电源及其 控制系统应具有良好的调节特性(一般能在100~2000V之间调节)。
焊工（技师、 高级技师）
第九章 电子束焊
了解电子束焊的特点，能够针对特殊 材料和结构选择电子束焊焊接方法。
第一节 电子束焊概述
一、电子束焊的原理 二、电子束焊的特点
1.电子束焊的优点
(1)功率密度高 电子束焊常用的加速电压为30~150kV，电子束电流 为20~1000mA，聚焦后的电子束焦点直径约为0.1~1mm，所以，电子束 的功率密度可达104~109W/cm2。 (2)快速、精确地控制 通过电场、磁场可对电子束作快速、精确的 控制，而激光只能通过透镜和反射镜控制，速度较电子束慢。 (3)穿透能力强 电子束斑点尺寸极小，功率密度大，穿透能力强， 焊缝深宽比(深度与宽度比)达50∶1，可一次焊透的不锈钢。
电子束焊技术
特种焊接技术———电子束焊接利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的方法，称为电子束焊（Electronic Beam Welding）。
电子束焊是高能量密度的焊接方法，它利用空间定向高速运动的电子束，撞击工件表面后，将部分动能转化成热能，使被焊金属熔化，冷却结晶后成焊缝。
电子束撞击工件时，其动能的96%可转化为焊接所需的热能，能量密度高达103~105kw/cm2，而焦点处的最高温度达5930o C左右。
电子束焊在工业上的应用只有50多年的历史，首先是用于原子能及宇航工业，继而扩大到航空、汽车、电子、电气、机械、医疗、石油化工、造船、能源等几乎所有工业部门，创造了巨大的社会及经济效益。
电子束焊中的核心装置是电子枪，其作用是发射电子，并使其加速和聚焦。
一种常用的三极电子枪枪体，其电极系统由阴极、偏压电极和阳极组成。
阴极处于高的负电位，与接地的阳极之间形成电子束的加速电场。
偏压电极相对于阴极呈负电位，通过调节其负电位的大小和改变偏压电极形状及位置可以调节电子束流的大小和改变电子束流的形状。
一、电子束焊接的工作原理在真空条件下。
从电子枪中发射的电子束在高电压(通常为20～300kV)加速下,通过电磁透镜聚焦成高能量密度的电子束。
当电子束轰击工件时,电子的动能转化为热能,焊区的局部温度可以骤升到6000℃以上。
使工件材料局部熔化实现焊接。
当电子束撞击到工件表面时，电子动能转化为热能，使金属迅速熔化蒸发。
在高压金属正气的作用下熔化的金属被排开，电子束继续撞击深处的固态金属，很快在被焊工件上钻出一个琐形小孔，表面的高温还可以向焊接件深层传导。
随着电子束与工件的相对移动，液态金属沿小孔周围流向熔池后部，逐渐冷却，凝固形成了焊缝。
提高电子束的功率密度可以增加穿透深度。
形成深熔焊的主要原因是金属蒸气的反作用力。
它的增加与电子束焊的功率密度成正比。
电子束功率密度低于103kw/cm2时，金属表面不产生大量蒸发现象，电子束穿透能力很小。
电子束焊课堂PPT
缺点
▪ 需要高真空环境以防止电子散射，设备复杂，焊件尺寸和 形状受到真空室的限制（非真空环境的电子束焊，是重要的 研究方向）；
▪ 由于真空室的存在，抽真空成为影响循环时间的主要障碍 （目前用于齿轮焊接的单台电子束设备循环时间很难做到 60s以内）；
▪ 有磁偏移：由于电子带电，会受磁场偏转影响，故要求电子 束焊工件焊前去磁处理；
b．焊缝深宽比(H/B)大。通常电弧焊的深宽比很难超 过2，电子束焊的深度比在50以上。电子束焊比电弧 焊可节约大量填充金属和电能，可实现高深宽比的 焊接，深宽比达60：1，可依次焊透0.1~300mm厚度 的不锈钢板。
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c. 焊接速度快，焊缝热物理性能好。焊接速度快，能量集 中、熔化和凝固过程快．热影响区小，焊接变形小。对精加 工的工件可用作最后的连接工序，焊后工件仍能保持足够的 精度。能避免晶粒长大，使焊接接头性能改善，高温作用时 间短，合金元素烧损少，焊缝抗蚀性好。
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Fe + Fa Fs + Fg
简化为：
Fa Fs + Fg
Fe Fa
Fs
Fs
Fg
Fg
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1.3.4 应用前景及发展前景 1 应用前景
质量或生产率要求高的产品。核工业、航空 航天。核燃料密封罐、特种合金的喷气发动机部 件、火箭推进系统压力容器；
大批量生产中。汽车转动齿轮、焊管等； 修复领域； 将成为实现空间结构焊接的强有力的工具。
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▪ 静电部分由阴极、聚束极和阳 极(又名加速极) 组成，称为静 电透镜。
▪ 电子枪的电磁部分主要由聚焦 线圈与偏转线圈组成，一般称 聚焦线圈为磁透镜。
1－阴极； 2－偏压电极； 3－阳极； 4－聚焦线圈； 5－偏转线圈； 6－工件； 7－电子束； Ub－加速电压； UB－偏压；
电子束焊接过程中的焊缝跟踪和束流控制
电⼦束焊接过程中的焊缝跟踪和束流控制电⼦束焊接过程中的焊缝跟踪和束流控制在当今时代，电⼦束焊接术的每⼀个进步的积累使⼈类的航空制造技术更加的完善和强健。
电⼦束技术的⾼稳定和⾼强度的特性使飞⾏器冶⾦有了更加先进科学和结构精密的设计。
⽬前存在的重要的技术实际上是在减少分解，加热，和残余应⼒的同时来减少氢脆变，限制氧⽓和氢污染物。
电⼦束焊接技术作为焊接整合领域的重要技术，⽬前已经越来越深地影响到航空飞⾏器的制造和设计领域。
这其中重要的原因是它有着先进的⾃动焊缝跟踪，射束偏转，多溶池焊接。
机⾝每⼀个新的机⾝，引擎，或者是组装配件的设计都可以考虑⽤电⼦束技术来完成。
在机⾝设计上，与物料选择最相关的三个标准是：静态强度，飞⾏弹性，和⾦属的疲劳寿命. 焊接最⼤的特点是当使⽤电⼦束焊接仪器时操作员能精准控制。
利⽤这些精准的⾼质量仪器，可以将焊接缝实现控制在很窄的束⽮量内，从⽽实时有效地减少主要参数的偏离；其他的控制还包括：速度跟踪，⾓度，强度，集中性，描图，以及热量特性。
在最缜密的规格操作下的CNC控制系统，是通过背散射的电⼦传感⽚来传递信息，这同时也实现了实时光谱控制。
⾦属飞⾏器件的结构整合和减轻负重设计是⽬前最⼤的挑战，要完成这些需求，电⼦束技术是⾮常重要的因素。
引擎飞⾏器引擎产业⽆可厚⾮地需要设计和建造有价值的零部件，这些可以包括：⿎状物，轮⼦，环状物，齿轮，以及机翼。
⽽这些部件的焊接参数⼀旦确定下来，在整个⽣产过程中必须保持精确不变。
如果没有成本限制或者新的评估证明，WPS(焊接，过程，规格)都不可以轻易改变。
对于焊接制造仪器和电⼦束焊接设备也是同理。
这主要是因为有些材料，⽐如涅制的超耐热不锈钢，是特别为航空燃⽓轮机制造的，必须在特定的温度下严格操作。
这类超耐热不锈钢对因热导致的裂开⾮常的敏感，所以要求整个过程的参数，包括焊前和焊接后热处理，必须严格评估和备份。
⽽真空室电⼦束焊接机恰如其分地实现地这⼀要求。
电子束电偏转实验小结 电子束的偏转实验报告
篇一：电子束偏转试验报告 篇一：电子束的偏转试验报告 试验题目： 电子束线的偏转 试验目的 1. 探究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律； 2. 了解电子 束管的构造和原理。 仪器和用具 试验原理 1．电子束在电场中的偏转 假定由阴极放射出的电子其平均初速近似为零，在阳极电压 作用下，沿 z 方向作加速运动，那么其最终速度 vz 可依据功能原 理求出来，即 eua?移项后得到 vz? 2 12mvz 2 2eua 〔c.11.1〕 m e 式中 ua 为加速阳极相对于阴极的电势，为电子的电荷与质量 之比〔简称比荷，又称荷 m
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ll?l? 1??? 2d?2l? 式中 ke? 是一个与偏转系统的几何尺寸有关的常量．所以电场偏转的 特点是：电子束线偏离 z 轴〔即荧光屏中心〕的距离与偏转板两 端的电压成正比，与加速极的加速电压成反比． 2．电子束在磁场中的偏转 假如在垂直于 z 轴的 x 方向上设置一个由亥姆霍兹线圈所产 生的恒定匀称磁场，那么以速度 vz 飞越的电子在 y 方向上也将发 生偏转，如图 c.11.2 所示．假定使电子偏转的磁场在 l 范围内匀 称分布，那么电子受到的洛伦兹力大小不变，方向与速度垂直， 因而电子作匀速圆周运 动，洛伦兹力就是向心力，所以电子旋转的半径 r? mvz 〔c.11.6〕 eb 当电子飞到 a 点时将沿着切线方向飞出，直射荧光屏，由于 磁场由亥姆霍兹线圈产生，因此磁场强度 b?ki 〔c.11.7〕 式中 k 是与线圈半径等有关的常量，i 为通过线圈的电流 值．将〔c.11.1〕、〔c.11.7〕式代人〔c.11.6〕式，再依据图 c.11.2 的几何关系加以整理和化简，可得到电于偏离 z 轴的距离 n?km i
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