揭秘電子束焊

電子束焊接——是幕后英雄還是針尖工藝？

直到近，電子束焊接都被認為是一個非常復雜的過程，不容易控制。但是現(xiàn)代化的工廠和控制技術使其易于操作，使得工業(yè)界越來越多地轉向該技術，因為它提供了許多優(yōu)勢，特別是在以前被認為難以焊接的應用領域。

電子束過程產生深、平行且狹窄的焊縫。角變形和橫向收縮以及其他干擾的影響是小的。它的應用范圍非常廣泛，包括從焊接小的部件到接合單次操作壁厚超過150mm的工件。這些優(yōu)點還有利于機械部件的設計、航空航天工業(yè)中單個部件的加工、建造船只和新能源車以及汽車大批系列的生產。

將分解的電子作為聚焦光束

通常，電子與原子緊緊綁定，但它們可以通過提供能量從原子殼中釋放出來。在電子束焊接中，首先加熱陰極產生自由電子云，然后陽極會強烈得使之加速。通過控制網絡和電磁透鏡將這些自由的電子聚焦成光束。電子束的速度能達到1/3-2/3的光速。由于電子束很容易被磁偏轉，因此可以精確控制。

焊接過程在真空中進行并且利用電子能量的轉移，當電子變慢的時候，電子撞擊物質時釋放出熱量。周圍的材料大部分還維持較低的溫度。深度焊接效果可確保細長、平行且深接縫超過 150 mm。在能量密度超過106 W/cm2時，熔融材料在中心蒸發(fā)，這使得液體材料周圍產生毛細管狀的蒸汽。

真空支持活性金屬（如鈦、硅或鎳）的加工，甚至比使用保護性氣體更便宜。一般來說，在真空下工作可使工件保持清潔和更好的焊縫質量。智能型空氣鎖的理念可防止以犧牲生產時間為代價而產生的真空。

電子束焊接的直接對比

在終選擇生產技術時，成本是主要因素之一。雖然激光束焊接的投資成本隨著焊接的深度而線性增加，它們與電子束焊接的功率卻無關。在根據所需深度的不同，電子束直接比較可能更為昂貴，但在更高功率水平上卻相當的便宜。

與電子束焊接一樣，電弧焊接工藝近年來也大有發(fā)展。相比之下，電子束焊接的成本幾乎與焊接材料無關，因為不需要填料材料。輔助工藝成本基本限于功耗，與其他聚變焊接工藝相比，功耗非常低。此外，無需任何氣體或相應的粉末來保護焊池，因為工藝產生的真空可提供的邊界條件。

很明顯，電子束對于長焊縫特別有效。這不適用于尺寸與接縫長度呈不利關系的組件。使用傳統(tǒng)方法，可以更加經濟高效地焊接非常大的工件上的小接縫。

制造商在生產過程中越早涉及電子束服務供應商，就更好能利用該方法的優(yōu)點。一些被認為難以焊接的材料，如 Inconell 713，已經用于制造數百萬個渦輪增壓器部件。

深度焊接效果：通過熔化和蒸發(fā)，電子束可以深入材料，焊接熔池穿透工件