大型真空高压电子束焊机的焊接适用性研究
电子束焊接技术研究与应用
电子束焊接技术研究与应用随着工业的发展，焊接技术已经成为各行各业中不可或缺的一项技术。
而电子束焊接技术作为现代高新技术的代表之一，因其高效、高质、高稳定性等优点，已被广泛应用于飞航航空、船舶、化工、医疗器械、精密仪器等高科技行业。
本文将探讨电子束焊接技术的研究和应用。
一、电子束焊接技术的基本原理电子束焊接技术是一种将电子束在低压和真空的情况下进行的高速能量材料处理。
在电子束的作用下，焊材在极短时间内被快速加热并熔化，形成一道焊缝。
基本原理是通过高能电子束的能量转化为焊接材料内部的热能，使其熔化，并通过流动的铁水消除焊接材料中的气孔，从而实现焊接。
二、电子束焊接技术的优点与其他传统的焊接方式相比，电子束焊接技术具有以下几个优点：1. 焊接区域不受热影响区的影响，能够焊接极薄的材料。
2. 焊缝的孔洞率较低，焊接质量高。
3. 电子束焊接过程中，不需要添加任何助焊剂，无需后续清洗和处理焊渣等。
4. 可以实现对不同材料不同厚度的焊接并达到很高的焊接效率。
5. 由于焊接时使用的是真空环境，所以焊接零件表面的污染和氧化问题得到很好的解决，从而减少了热裂问题的产生。
三、电子束焊接技术的应用电子束焊接技术在精密结构的制造、高精度零件的加工等领域有了广泛的应用。
下面将从飞航航空、船舶、医疗器械等方面来介绍其应用：1. 飞航航空电子束焊接技术在飞航航空领域具有重要的应用价值。
早在上世纪60年代初，美国就已成功实现了航空发动机涡轮叶片的电子束焊接，并将其广泛应用。
目前，国内外的航空航天领域中，电子束焊接技术已经为创新提供了新的技术保障。
2. 船舶电子束焊接技术在造船领域有着广泛的应用。
船体结构件是船用焊接加工中最困难的焊接部位之一，特别是在船体的局部加强部位，常常需要进行多角度的焊接。
电子束焊接通过其高度的控制能力，可以有效保证焊接质量，并且减轻了焊接环境和操作者的安全风险。
3. 医疗器械电子束焊接技术在医疗器械领域中的应用，主要用于制造一些耐高压、耐高温、各种特殊环境下使用的设备。
电子束焊接机的性能测试与评估研究
电子束焊接机的性能测试与评估研究摘要：电子束焊接技术是一种高效、高精度的金属焊接方法。
为了确保电子束焊接机的性能能够满足实际生产需求，本研究对电子束焊接机的性能进行了详细的测试与评估。
通过对焊接速度、焊缝质量、能源消耗等指标的测试与评估，得出了一系列有效的结论，为电子束焊接机的性能提升和优化提供了参考。
1. 引言电子束焊接技术是一种利用电子束能量进行焊接的先进工艺。
它具有独特的优点，如焊接速度快、熔合区热影响小、焊缝质量高等，因此在航空航天、核工业、汽车制造等领域得到了广泛的应用。
电子束焊接机是实现这一焊接技术的重要设备之一，其性能的优劣直接关系到焊接质量和效率。
因此，对电子束焊接机的性能进行准确评估是十分必要的。
2. 焊接速度测试与评估焊接速度是衡量电子束焊接机性能的重要指标之一。
为了确定最佳的焊接速度范围，本研究通过一系列焊接实验，控制电子束的功率和速度，在焊接过程中不断调整焊接速度，并对焊缝进行检测和评估。
实验结果显示，在合适的焊接速度下，电子束焊接机的焊缝质量更好，出现缺陷的概率更低。
3. 焊缝质量测试与评估焊缝质量是评估电子束焊接机性能的关键指标之一。
为了测试焊缝的质量，本研究采用金属板的焊接实验，在不同参数下进行焊接，然后通过非破坏性检测方法对焊缝进行评估。
实验结果表明，合适的焊接参数可以获得高质量的焊缝，而不合理的参数会导致焊缝出现裂纹、气孔等缺陷。
4. 能源消耗测试与评估能源消耗是评估电子束焊接机性能的重要指标之一。
为了测试电子束焊接机的能源消耗情况，本研究使用能量计对不同功率和速度下的焊接过程进行精确测量。
通过对测量结果的分析，确定最佳的焊接参数，以降低能源消耗和成本。
5. 性能评估结果及优化建议通过以上实验和测试，本研究获取了电子束焊接机的性能参数，并对其性能进行了评估。
根据评估结果，可以看出焊接速度、焊缝质量和能源消耗三者之间存在一定的相互关系。
在提高焊接速度的同时，要确保焊缝质量达到一定的标准，并合理控制能源消耗。
关于电子束焊接应用
关于电子束焊接应用机械制造及自动化专业1班小组成员：组长：刘浩王静泽，陈磊，杨一，马自超，杨成林，刘淑芳，王晓雪摘要：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。
最早研发电子束技术的国家是德国，凭借先进和敏锐的科学研发能力，德国的电子束当前已经处于行业中的领先地位。
电子束焊接的应用涵盖了从薄膜焊接到一次性接合200mm得两个共建的焊接。
电子束技术的产生使得机械零件的设计具有了更多的自由度，同时，它还广泛应用在航空航天和太空开发部件的加工、船舶制造业或电子和汽车工业的批量生产上。
关键词：电子束焊接应用一、电子束焊的工作原理和分类高电位能使电子得到高能量，通常表现为电子具有很高的动能。
电子束焊正是利用高速电子流轰击工件接缝处所产生的热能，使金属熔合的一种焊接方法。
电子轰击工件时，动能转变为热能。
会聚的电子束用于焊接时可达到的功率密度非常高，所以可以焊接其他方法不能焊接的材料，并能使焊缝非常小。
同时电子束的快速可控性更是大大拓宽了它的用途。
1、工作原理电子束是从电子枪中产生的。
通常电子是以热发射或场致发射的方式从发射体（阴极）逸出的。
这时电子的能量只有几个电子伏特，在25～300kV的加速电压的作用下，电子被加速到0.3～0.7倍的光速，具有一定的动能，这时电子的功率已大大提高，经电子枪中静电透镜和电磁透镜的会聚作用，电子成为功率密度很高的电子束。
这种电子束撞击到工作表面，电子的动能就转变为热能，使金属迅速熔化和蒸发。
在高压金属蒸汽的作用下熔化的金属被排开，电子束就能继续撞击深处的固态金属，很快在被焊工件上“钻”出一个小孔，小孔的周围被液态金属包围。
电子束焊接机项目可行性研究报告
电子束焊接机项目可行性研究报告一、项目背景和目标电子束焊接是一种高效、精确、无污染的焊接方法，已广泛应用于航天、军事、电子、汽车等领域。
然而，传统的电子束焊接机存在一些缺点，如占地面积大、设备重量重、能耗高等。
为此，我们计划开发一款新型的电子束焊接机，以解决这些问题，并提高焊接效果。
本报告将对该项目进行可行性研究。
二、项目可行性分析1.市场需求分析2.技术可行性分析本项目计划开发一款新型的电子束焊接机，通过优化设计和技术创新，实现设备的小型化、轻量化和低能耗。
目前，相关技术已有一定的积累和发展潜力，因此该项目在技术上是可行的。
3.经济可行性分析本项目的主要成本包括研发成本、生产成本和销售成本。
虽然研发成本较高，但通过合理的市场定价和市场推广，可以获得可观的收益。
同时，新型电子束焊接机的生产成本和运营成本较传统设备低，能够降低企业的生产成本，提高经济效益。
4.竞争可行性分析目前市场上存在一些电子束焊接机产品，但大部分产品仍然存在一些缺点，如占地面积大、设备重量重、能耗高等。
而新型电子束焊接机通过技术优化可以解决这些问题，因此在市场上具有较强的竞争力。
三、项目实施方案1.技术研发方案2.生产方案生产方案应考虑设备的制造成本和生产效率。
建议与专业的制造商合作，共同研发和生产新型电子束焊接机，并制定合理的生产计划和流程。
3.市场推广方案市场推广方案应综合考虑产品特性、竞争状况和市场需求等因素，采取多种渠道进行推广，包括广告宣传、参展展览、与用户进行合作等。
四、项目风险分析1.技术风险：项目的成功与否与技术的成熟度有关。
如果技术无法实现预期效果，将会影响项目的可行性。
2.市场风险：由于市场竞争激烈，新产品可能面临市场接受的难题。
需要在推广和宣传方面下功夫，提高产品的竞争力。
3.财务风险：项目需要投入大量的研发和生产成本，如果市场反应不佳，将对项目的财务稳定性造成威胁。
五、项目评估和结论通过对电子束焊接机项目进行可行性研究，我们可以得出以下结论：1.项目具有较高的市场需求和潜力；2.技术上是可行的，能够通过现有技术实现设备的优化设计；3.经济上是可行的，通过市场定价和控制成本，能够获得可观的收益；4.项目在竞争上具有一定的优势，能够满足市场对焊接设备的需求。
关于电子束焊接技术国内外研究探析
关于电子束焊接技术国内外研究探析摘要：电子焊接技术经过多年来的不断完善和发展，已经成为现代工业生产和生活中重要的组成部分。
本文简要说明了电子焊接术的基本工作原理，重点分析了国内外对电子焊接技术的研究现状，并展望了电子焊接技术未来的研究方向。
关键词：电子束焊接技术；国内研究；国外研究0 引言随着航空航天、核能、微电子等行业的快速发展，加强了对高韧性、高硬度的铝合金及其他耐高温金属材料和复合材料的需求，这对焊接工艺提出了更高的要求。
电子束焊接技术是一种新型的焊接工艺，与传统的焊接技术相比，具有稳定性高、焊缝窄等特点，各国对电子束焊接技术的研究也取得了一定进展。
1 电子束焊接的基本原理电子束焊接是指在焊接过程中，经过电子枪产生，在电子光学系统和高压加速共同融合后产生了功率密度较高的电子束，电子束撞击到工件面上后，就能将电子的部分动能转换为热能，促使金融的熔化。
熔化后的金属在高压金属蒸汽的作用下被排开，电子束趁机继续撞击固态金属，并在被焊接的工件上钻出一个锁性小孔，液体金属包围小孔周围。
见下图。
然后，在工件和电子束的相对移动作用下，液体金属会沿着小孔周围向熔池后部流动，经过冷却和凝固后形成焊缝。
2 国内外电子束焊接技术的研究现状1948年西德物理学家K.H.Steigerwald首次提出了电子束焊接的设想，这是电子束焊接的起源[1]。
随后法国J.A.Stohr 博士于1954年成功的对核反应堆燃料包壳进行焊接，象征着电子束焊接金属的成功，三年后在法国巴黎召开的“国际原子能燃料元件技术大会”上第一次公布了电子束焊接技术，标准者电子束焊接作为一种新型焊接技术的诞生。
之后世界各国，如美国、前苏联、日本、英国等国都开始对电子束焊接技术进行研究，我国直至上世纪60年代，才开始着手研究电子束焊接技术。
2.1国外对电子束焊接技术的研究国外乃至全球电子焊接技术较为发展的国家是德国、美国、日本等。
在工业中应用较为广泛的电子束焊接设备功率要<150kW，加速电压<200kV，一次可焊接最大厚度的铝合金为50mm，钢板为300mm[2]。
W12的真空电子束焊接工艺研究及缺陷分析
4.I
4.6
I<6
0M.8
8./K8450
用以上参数焊接后经 : 射线探伤检测， 焊 缝 中 发 现 84 个
)$ ・工艺与新技术・
直径不大于 #%& ’’ 点状气孔，部分接头出现未焊透的情况。 焊接接头力学性能和金相组织见表 ( 、图 ) 。
表! 试验 序号 接头力学性能
焊接技术
第 !" 卷第 ! 期 "##! 年 $ 月
电子束焊接在工业上有着极其广泛的应用。通过高压加速 装置形成的高功率电子束流，经过磁透镜汇聚，得到很小的焦 点 （ 其功率密度可达 847<84= ! > )?0） ，轰击置于真空或非真空 中的焊件时，电子的动能迅速转变为热能，熔化金属，实现焊 接过程。由于焦点小、电子速度很高，因而产生的热量相当集 中，且具有相当的穿透能力，故可得到焊缝深宽比较大、热影 响区狭小的高质量焊缝。另一方面，在真空状态下焊接时，可 以基本杜绝空气对焊缝的影响，使焊缝内部质量大大优于在非 真空状态下的焊接质量。 基于以上特点，真空电子束焊接方法常常用来焊接一些焊 接性较差的高熔点和极易氧化的特种 材 料 。 (@5!80 材 料 熔 点 高 达 / 494 A ， 加 热 到 044</44 BC 时 开 始 轻 微 氧 化 ， 加 热 到
$
5.:
工作距离 > @@
504
放大倍数
<D:
幅度 EFG
0/4
焊接电流 > @A
焊速 > E@@ ・ H75G
（ 0）电子束焊接 (97!50 材料时，产生的主要焊接缺陷是 气孔，气孔产生的原因主要是金属杂质的部分气化以及材料自 身所含有的气体杂质共同形成的。若采用的焊接参数不当，焊 缝中会出现大量并较为集中的气孔缺陷。 （ /） 适 当 调 整 焊 接 参 数 并 合 理 组 合 ， 可 以 避 免 气 孔 的 产
浅谈真空电子束焊接技术的应用
浅谈真空电子束焊接技术的应用作者：罗海波来源：《中国科技纵横》2014年第18期【摘要】本文简单介绍了真空电子束焊的基本原理，为保证在实际生产中的真空电子束焊接质量，从产品结构和材料方面对产品的焊接性、易出现的气孔、焊偏、裂纹等焊接缺陷进行了分析，通过合理的选择电子束工艺参数和装配方法，使产品的焊接质量得到了有效控制。
【关键词】真空电子束焊接工艺参数焊接质量真空电子束焊是利用定向高速运动的电子束流撞击工件使动能转化为热能而使工件熔化，形成焊缝。
电子束焊接技术因其高能量密度和优良的焊接质量，率先在国内航空工业得到应用。
本文针对电子束焊接在生产中遇到的某载重卡车车桥承载大、疲劳强度高进行了分析，解决了产品的焊接质量问题。
1 产品结构及对焊缝的质量要求图1 车桥结构示意图桥壳中段是由16Mn板材冲压后焊接而成，轴头是30Mn2铸件加工而成，中段与轴头的焊缝是车桥主要受力焊缝，要求很高的疲劳强度。
因此设计为真空电子束焊接结构。
这里采用的是止口式嵌入结构，这种结构的目的在于需要达到以下要求：（1）实施熔透焊时焊缝不会低于母材。
（2）将电子束焊常有的根部钉尖缺陷引入到不受力的内衬环上。
中段与轴头的焊缝根据在垂直弯曲载荷下应力状态的不同，分为中性区、压应力区、张应力区，张应力区不允许存在咬边，压应力区和中性区咬边深度≤0.2mm。
（3）不允许表面可见气孔。
（4）内部焊缝需100%超声波检验。
（5）不允许裂纹、未熔合、未焊透。
（6）按图1示，车桥要承受最大载荷P1=320KN，最小载荷P2=20KN，频率f=5Hz，疲劳次数≥120万次2 产品材料、结构的焊接性分析车桥的真空电子束焊缝具有很高的质量要求，主要问题如下：2.1 裂纹桥壳中段材料为16Mn，轴头材料为30Mn2，从材料的成份可见，这两种低合金钢均有较高的碳当量，尤其30Mn2超过了0.5，在焊接冷却过程易形成淬火组织，使焊接区硬度提高，塑性下降，易出现裂纹。
电子束焊接技术的应用
机械工艺师∞００．１０５１电子束焊接技术的应用口尹夕兵近几年，我厂开发出日本五十铃系列ＭＳＡ、ＭＳＢ数种汽车变速器及ＴＣＭ叉车变速器，其产品的技术水平在国内处于领先地位。
在齿轴零件的制造过程中，有些零件考虑其结构及加工工艺性，大胆采用了国内先进的电子柬焊接技术，应用效果较为显著，既提高了产品质量，又降低了生产成本。
一、设备概况１．我厂现采用的电子束焊机是北京中科电气高技术公司生产的低真空齿轮焊接专用设备，型号为ＥＢＷ－－－４ＧＣ，焊接具有可靠的自动运行程序系统，操作方便、焊缝质量优良、重复精度高。
２．设备的电子束加工原理，是由灼热阴极所发射的电子流在阴、阳极高压作用下加速，经过磁透镜汇聚到工件上，并冲击工件，将动能转化为热能。
在功率密度高达１盯一１妒Ｗ／ｍＦ的条件下，使金属快速地加热、熔化完成焊接加工。
３．加工特点１）因为电子束的能量密度高，在加速高压作用下，电子被加速至１／２—１／３倍光速。
使被轰击的工件焊缝处温度瞬间可达ｌＯ＇℃以上，几乎可熔化各种金属如黑色、有色、耐熔、活性金属及其合金，实现其焊接的目的。
２）热影响区域小，焊缝的深宽比可达５０：ｌ，焊接变形较小（能量集中，产生高温时间短），当焊缝深度为３．４ｍｍ时，变形可控制在０．０１。
０．０２ｒａｍ，可实施精加工后的焊接，即焊接后无需再进行加工。
３）由于焊接过程是在真空中进行，排除了大气中的有害气体（如氢、氧等）的影响，焊接缺陷少。
４）由于电子束能量密度高，焊接速度可以很高，生产率水平较高可达６０件／ｄ，时。
５）焊接完成后可采用着色探伤或采用超声波探伤仪进行探伤检查，我厂现采用ｕＦ眦Ａ型智能超声波齿轮焊缝探伤机。
二、影响焊接质量的因素１．材料的可焊性根据钢的化学成份与焊接热影响区淬硬性的关系，把钢中的合金元素（包括Ｃ）的含量，按其作用折算成碳当量作为粗略地评定钢材焊接性的一种参考指标。
碳当量计算公式如下：ｎｎ．Ｍｎ．Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ．Ｎｉ＋ＣｕＬ冒２。
先进激光焊接与电子束焊接技术发展及其应用
高能束焊接论文先进激光焊接与电子束焊接技术发展及其应用姓名：班级：学号：日期：先进激光焊接与电子束焊接技术发展及其应用摘要:介绍激光焊接与电子束焊接技术的发展历史，阐明这两种焊接的发展与应用现状及未来的发展前景，论述这两种焊接工艺的特点及需进一步研究与探讨的问题，将激光焊接(LBW)与电子束焊接(EBW) 进行分析，指出这两种焊接工艺的优势所在及其存在的问题。
关键词：激光焊接电子束焊接发展与应用前言焊接，作为现代重要的加工技术之一，自1882年出现碳孤焊开始，迄今己经历了100多年的发展历程，为了适应工业发展及技术进步的需要，先后产生了埋弧焊、电阻焊、电渣悍及各种气体保护焊等一系列新的焊接方法。
进入20世纪50年代后，随着焊接新工艺和新能源的开发研究，等离子弧切割与焊接、真空电子束焊接及激光焊接等高能束技术也陆续应用到各工业部门，使焊接技术达到了一个新的水平。
特别是近年来，各种尖端工业的发展需求，不断提出了具有特殊性能材料的焊接问题，如高强钢、超高强钢、特种耐热耐腐蚀钢、高强不锈钢、特种合金及金属间化合物、复合材料、难熔金属及异种材料焊接等等。
激光焊接技术与其它熔化焊相比独具的深宽比高，焊缝宽度小，热影响区小、变形小，焊接速度快，焊缝质量高，无气孔，可精确控制，聚焦光点小，定位精度高，易实现自动化等优点。
电子束焊接具有其它熔焊方法难以比拟的优势和特殊功能:其焊接能量密度极高，容易实现金属材料的深熔透焊接、焊缝窄、深宽比大、焊缝热影响区小、焊接残余变形小、焊接工艺参数容易精确控制、重复性和稳定性好等。
这两个焊接方法在各种加工制造业中得到了高度重视。
1 激光焊接技术激光焊接是一种新型的熔化焊接方式，是利用原子受激辐射的原理，使工作物质(激光材料)受激而产生的一种单色性好、方向性强、强度很高的激光束。
聚焦后的激光束最高能量密度可达1013w/cm²，在千分之几秒甚至更短时间内将光能转换成热能，温度可达一万摄氏度以上，利用这种高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热，激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散，将材料熔化后形成特定熔池，从而达到焊接的目的。
真空电子束焊接技术应用研究及现状分析
真空电子束焊接技术应用研究及现状分析摘要：焊接技术应用广泛，焊接作业效果直接影响材料的使用，近年来对技术的要求越来越高，本次研究工作主要以真空电子束焊接技术为研究对象，其作为一种较为新颖的焊接技术，在多种材料的焊接作业中有着普遍应用，文章在分析真空电子束焊接技术在不同材料的应用现状的基础上，对其发展动态进行进一步分析，力求为技术的进一步拓展应用提供一定的理论数据参考。
关键词：真空电子束焊接技术、应用现状、发展动态前言从工作原理的角度进行分析，所谓电子束焊接，在实际应用的过程中，主要是利用到了热发射或场发射阴极来产生电子，以此为基础，在电场的加速作用下，将电子速度提升到一个很高的量级，之后再利用磁透镜的聚焦作用，控制电子流动方向，将其聚集成具有高速运动状态的电子流，在作业时，该高速运动的电子流会与工件表面的原子或分子产生相互作用，继而实现电子动能与工件内能的能源转换，使是工件在短时间内发生升温、融化、气化的物理变化，达到工件焊接目的。
真空电子束焊接是在电子束基础上进行的进一步技术升级，相对于传统技术而言，其能够借助独特的生产机制及纯净的焊接环境，使得焊接效果得到大幅度提升，相对于其他熔化焊接方法而言，其具有很多独特优势，如热输入量低、能量密度大、焊接变形小等。
1、铝合金电子束焊接1.1应用现状分析经过较长时间的理论探究及实践探索，于铝合金焊接而言，真空电子束焊接技术已然达到了较高的适用性，不仅能够普遍应对较为常见的行业环境，更是对中厚板铝合金的焊接能够提到较好效果，解决了传统焊接方法在应用时所面临的一些突出问题。
且经过长时间的应用探索相应焊接方法，针对不同的焊接环境，电子束焊接方法也进行了进一步的细化分类，发展出了具有针对性的焊接方法，如扫描焊、偏束焊及多池焊等。
针对厚板铝合金材料进行焊接时，相关研究学者在电子束焊接方法应用的基础上，进行了进一步的参数调整，实现了较为理想的焊接效果提升，主要的研究方面包括以下几个方面，即加速电压、工作距离、焊接速度等，在焊接过程中研究人员通过相应参数的变化探究不同。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
大型真空高压电子束焊机的焊接适用性研究高 峰，常荣辉，刘艳梅，都 强（航空工业沈阳飞机工业（集团）有限公司，沈阳 110850）[摘要] 针对大型高压电子束焊机在多种材料、多种结构上的应用展开论述。
从工艺、机械性能及微观组织方面进行系统性的分析。
试验结果表明：高压电子束焊接在多种材料和结构上的应用有着明显优势；改变热处理机制可以有效调节电子束焊缝的性能。
关键词：高压电子束焊；机械性能；微观组织 DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.12.048高 峰工程师，主要从事焊接及相关热加工工艺技术工作，主要研究方向为电子束焊接、自动氩弧焊接及潜弧焊接等焊接加工工艺。
在现代航空航天领域内，越来越多的新材料、新结构被采用，尤其是更多的大厚度、新材料、复杂结构焊接件的设计应用，促进了焊接科学技术的快速发展。
近几年，国际上在焊接大尺寸、大厚度或尺寸较精密的复杂结构件时，采用了先进的真空电子束等高能束流焊接方法。
这种先进的高能束流焊接工艺以其可达性好、焊缝的化学成分稳定且纯净、接头强度高、焊接热变形小等优点[1-2]广泛应用于航空航天、电子能、国防及军工、汽车和电气电工仪表等众多行业，以及多种材料零件的生产之中，特别是在飞机结构件的制造中有着广泛的应用前景[3-7]。
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在工件上形成能量密度极高的电子束斑，动能转化为热能，形成“匙孔效应”[8-10]，使焊接处工件熔化。
随着电子束的移动，形成新的小孔，熔化的金属将原有的小孔填满，就好像小孔在工件上移动，从而实现对工件的焊接。
试验设备本研究试验设备为高压电子束焊机ZD150-30C CV65M。
（高压70~150kV、束流1~200 mA、功率30kW、真空室体积65m 2）高压电子束焊接设备，基本构成为电子枪系统、真空泵系统、计算机操作平台和焊接室。
电子枪内装有TV 观察系统，电子枪真空系统采用涡轮分子泵。
真空泵系统工作时使用两个独立的真空泵组，一个低真空泵组和一个高真空泵组。
焊接室内运动系统装备了5个数控运动轴，X 轴：驱动滑架和工作台在工作室内X 方向运动；Y 轴：驱动工作台在工作室内Y 方向运动；A /C 轴：焊接环形焊缝的旋转驱动；B 轴：倾翻台的驱动。
工艺试验1 某盒型零件焊接工艺试验焊接工艺参数试验选取3mm厚TA15试验件，用于确定3mm厚垂直角度和斜角度焊缝的焊接参数。
某盒型零件，材料为TA15钛合金，焊前内外型面均为净尺寸，对焊接要求很高；零件的焊缝中有斜对接接头，即对接边所在的平面与电子束流成一定的夹角，盒型零件接头上焊缝位置两侧还有竖起80mm高的耳片，耳片根部距焊缝位置仅有15mm左右，并要求单面焊双面成形，零件的可达性很差，传统焊接手段很难实现该零件焊接。
从工艺方法上采用了电子束流偏移方法，即一条焊缝分不同位置的二次焊接，最终实现单面焊双面成型。
表1为盒型件高压电子束焊接工艺参数。
按照确定的工艺参数对试件进行焊接，焊接过程中熔池成形稳定，无明显飞溅，焊接工艺性优良，焊后零件试件如图1所示。
经外观检查，试件焊缝全部焊透，焊缝成形良好，外观检查符合要求，经测量最终控制焊缝收缩量为0.18～0.40mm。
近1.2m的不规则盒型零件8道纵横交错的焊缝变形在0.4mm以内。
焊后对零件进行X光检查均符合文件规定的一级接头要求。
2 某杆类零件焊接工艺试验焊接工艺参数试验选取15mm 厚TC18试验件，用于确定该杆类零件焊缝的焊接参数，并进行了焊接试件的质量检验和性能试验。
经工艺试验后选定了两种焊接参数，见表2，该零件的实际尺寸接近2m，中间是空腔，构成空心杆结构，这个空心杆型零件对尺寸要求变形在0.5mm以内，钛合金易氧化，这么长的零件很难实现气体保护，同时采用传统工艺也很难在这么小的变形内实现焊接。
图2、3分别是采用上述参数焊接的400mm模拟件和平板试片，可以看到，焊缝细窄、单面焊双面成型。
对试件进行相关的力学性能测试见表3。
基体σb=1030~1280MPa。
从表3可见，采用电子束焊接的TC18材料钛合金的拉伸强度几乎接近母材，屈服强度为拉伸强度的94%左右，强度很高，从数据中可以清楚看出采用双重退火相对于普通退火，可以一定程度加强焊缝热处理后的抗拉强度，焊后采用双重退火对强度增强更加明显，同时对延展率和收缩率有所降低，但同样可以满足该材料的使用需要。
结合表4看出采用双重退火工艺可以有效减缓TC18材料钛合金材料由于电子束焊接快速成型而造成焊缝的过饱和程度降低，从而提高焊缝的冲击韧性。
采用焊后双重退火相比于焊前采用双重退火的试样对于缺口位于焊缝中心的试样冲击强度提高尤为明显，且高于缺口位于热影响区的试样的冲击性能。
总体上看，综合考虑焊前一级退火加上焊后真空炉双重退火接头的性能最为理想。
3 框类大厚度焊接工艺试验焊接工艺参数试验选取32～图2 模拟件接头的形貌Fig.2 Appearance of the analog joint图3 试片背部形貌Fig.3 Back appearance of test piece 图1 3mm焊后试件Fig.1 3mm specimen after welding80mm厚TA15M、TC21M、TC4-DT 材料框类试验料，我国以往焊接大尺寸、大厚度结构件时，多采用潜弧焊工艺进行焊接，但其在生产过程中存在着容易产生焊接变形量大，氧化夹杂等缺陷。
电子束焊在大厚度钛合金零件的焊接方面具有突出的优势：焊缝窄、深宽比大、焊接角变形小、接头晶粒细、接头性能好。
表5为42mm TC4-DT、66mm TC21M、80mm TA15M这3个规格的焊接参数5。
按照确定的工艺参数对试件进行焊接，焊接过程中熔池成形稳定，无明显飞溅，试片如图4所示。
经外观检查，试件焊缝全部焊透，焊缝成形良好，外观检查符合要求,经测量最终控制焊缝收缩量为0.4mm。
X 光检查均符合一级接头要求。
对试件进行低倍腐蚀可见，焊缝呈平行型，在试块区间焊缝平行，形态良好。
平行型焊缝其特征在于焊缝两侧熔合线几乎平行分布，焊缝在顶部和底部宽度接近。
焊透66mm 厚试件，焊缝宽4~5mm，成型很窄，焊缝的深宽比就很大，低倍形貌如图5所示。
图6为TA15M材料电子束800℃热处理后的焊缝组织。
可以看到，晶粒内部α片充分析出，形成α编织，形成网篮组织，亚稳相充分分解，焊缝的过饱和状态得到有效缓解，提高了力学性能。
由于加热温度提高、退火时间延长，电子束焊接快速热循环造成的焊缝亚稳态组织（α’、亚稳β）充分分解，焊缝过饱和的淬火状态得到有效缓解，焊缝硬度和强度水平降低，塑韧性得到恢复。
采用电子束焊接的框类零件，相对于以往国内采用的潜弧焊焊接方式，焊缝成形更窄、变形更小、真空下焊接零件不会氧化，而且一次性焊接成形效率更高、无人工干预、可再现性好。
4 30CrMnSiNi2A材料圆杆类、梁类焊接工艺试验30CrMnSiNi2A作为超高强度钢，是一种综合性能优良的航空用结构钢材料。
但其焊接性较差：（1）注：双重退火+EBW+700℃/2h，炉冷至200℃，空冷。
图4 3种规格焊后试件Fig.4 3 kinds of specifications after weldingtest piece焊接热影响区的脆性和软化。
即由于其本身含碳量和合金元素含量较高，钢的淬硬倾向较大，在钢的热影响区的淬火区会产生大量的马氏体组织，导致其产生严重脆化；另外在30CrMnSiNi2A 钢被加热到大于其调质时的回火温度时，就会在该区域内产生强度和硬度都低于母材的软化区。
（2）有很严重的裂纹倾向，无论是冷裂还是热裂倾向都很严重。
产生冷裂纹倾向同样是由于30CrMnSiNi2A 这种超高强度钢的淬硬倾向较大，在钢的热影响区的淬火区会产生大量的马氏体组织，而热裂纹倾向的产生则是由于该材料碳含量和合金元素含量都较高，焊接形成熔池的结晶温度区间较大，导致偏析严重，使得该材料具有较大的热裂纹敏感性。
针对该材料的特殊性采用小线能量定位焊，再高速焊接的方法。
小线能量的定位焊不仅起到了定位零件的作用，同时为材料进行焊前低温预热的过程，之后由于电子束焊接的高能束、高深宽比、快速成形等特点有利于减少淬火区的高温停留时间，降低奥氏体的晶粒长大倾向，从而降低淬火区的脆性程度。
为防止焊接过程中熔池由于碳含量和合金元素含量较高导致偏析，采用了双余弦电磁扫描，同时有效抑制了热影响马氏体的长大，一定程度上起到调质作用。
因为焊接在真空条件下进行，零件的冷却速度较常温下要慢得多，也起到了焊后保温的作用。
图7为采用电子束焊接某机圆杆类零件。
采用电子束焊接30CrMnSiNi2A 相对其他传统焊接方式，在防氧化和焊后热处理间隔上都更有优势，显著减少了产生冷裂纹倾向。
图8为采用电子束焊接的某机大型中空梁30CrMnSiNi2A 材料零件，该零件全长近3m,由多个两面长方形焊缝构成的封闭空腔组成的零件，而且焊缝的对接接头两侧为不等厚零件，焊接可达性极差，而且极难保护，采用传统焊接方式无法实现该零件的焊接，利用电子束可达性好，变形小的优点成功实现了该零件的焊接。
5 航天用钛球类零件环形接头工艺试验在航天领域电子束焊接因其焊缝窄小、变形小等优势应用的更早也更为广泛。
图9为航天用TC4材料钛合金钛球，零件为6mm 厚空心球，采用电子束焊实现双面成型，高压电图5 66mm试样低倍腐蚀照片 Fig.5 Low corrosion photos of 66mmspecimen图6 TA15M电子束焊缝组织Fig.6 TA15M microstructure of electronbeam welds图8 焊后梁类零件模拟件断面Fig.8 Beam welding part simulation section图7 圆杆焊后模拟件及零件表面Fig.7 Welding rod simulation parts andpart surface图9 钛球类零件环形接头焊后模拟试片Fig.9 Simulated test piece of ring weldedjoint of titanium ball partsStudy on Welding Suitability of Large Vacuum High Voltage Electron BeamWelding MachineGAO Feng, CHANG Ronghui, LIU Yanmei, DU Qiang(A VIC Shenyang Aircraft Industry (Group) Co., Ltd, Shenyang 110850, China)[ABSTRACT] This paper discusses the application of large scale high voltage electron beam welding machine in various materials and structures. A systematic analysis was made on the process, mechanical properties and microstructure. The ex-perimental results showed that the application of high pressure electron beam welding has obvious advantages in the appli-cation of various materials and structures. Changing heat treatment can effectively adjust the performance of electron beam welding.Keywords: High voltage electron beam welding ；Mechanical property ；Microstructure（责编 铃兰）子束焊接参数见表6。