無處不在的“電子束”

電子束焊接是一種高能電子束加熱并熔化工件以實(shí)現(xiàn)焊接的方法。在電子束焊中，通過利用一個電子槍發(fā)射一個高速電子束，將電子束照射到工件焊縫處，使焊縫瞬間被加熱并熔化，隨后快速冷卻并凝固形成焊接。電子束焊接具有高能量密度、焊縫即時熔化、熱影響區(qū)小、無需外加焊接材料等優(yōu)點(diǎn)，適用于對焊縫質(zhì)量要求較高、材料厚度較薄、材料易揮發(fā)等特殊材料的焊接。

電子束焊接在我們所熟知的領(lǐng)域究竟都發(fā)揮著什么作用呢？往下滑讓我們一起探尋！

焊接在工業(yè)上的應(yīng)用

1、飛機(jī)和航天飛行器

電子束已被用來將鈦鍛件焊接成新型直升機(jī)的轉(zhuǎn)翼,現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)翼箱等。發(fā)動機(jī)上一些其他部件如透平罩、壓縮機(jī)箱體以及飛機(jī)的燃料驅(qū)動系統(tǒng)和著陸起落架等也都采用了電子束焊接。

由于電子束焊接的變形和熱影響區(qū)小,已被用于航天飛機(jī)發(fā)動機(jī)的裝配焊接,如主燃燒室、熱氣歧管、高(低)壓燃料渦輪泵、高(低)壓氧化劑渦輪泵、燃料預(yù)燃燒室、氧化劑預(yù)燃燒器等間的焊接。

2、發(fā)電設(shè)備

電子束焊接以其獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)正在發(fā)電設(shè)備的制造方面取代傳統(tǒng)的焊接方法。如美國、日本等國家都已使用真空電子束焊接取代埋弧焊工藝焊接汽輪機(jī)定子和汽輪機(jī)導(dǎo)向葉片。使用埋弧焊需要幾天才能完成的焊接,使用電子束焊接后僅需幾個小時就能完成。

3汽車工業(yè)

使用電子束焊接方法焊接汽車后橋,省去了坡口的制作的準(zhǔn)備。由于在真空條件下施焊,電子束焊接大大地清除了產(chǎn)生氣孔、裂紋、夾渣等這些缺陷的可能。強(qiáng)度得到了保證,獲得了極佳的經(jīng)濟(jì)效益。此外,真空電子束焊接還用來焊接汽車驅(qū)動輪、扭矩變換器、行星齒輪支座、飛輪、滑叉等,都取得了前所未有的效果。近年來電子束應(yīng)用到新能源汽車行業(yè)，如電池技術(shù)，驅(qū)動部件等。工程機(jī)械變速箱齒輪部件等。

（找一張汽車的圖）

4、電子元器件

隨著現(xiàn)代工業(yè)對電子線路和元器件的要求越來越高,電子束焊在電子行業(yè)發(fā)揮著越來越重要的作用。真空電子束用來焊接密封晶體管已取代釬代焊焊接晶體管連接接頭。有些電子線路和元器件要求其焊縫在焊完后繼續(xù)保持在真空密封裝置內(nèi),焊縫不得有腐蝕性雜質(zhì),電子束焊接正是滿足這種要求的最有效方法。

5、機(jī)械基礎(chǔ)件

電子束也用來焊接有特殊要求的機(jī)械基礎(chǔ)件,如軸、軸承、齒輪、金屬帶鋸、雙金屬帶等。對于硬度極高的金屬的切斷,使用電子束,可將高速鋼型材焊在柔韌的載體帶上。以及其他復(fù)合材料的焊接，如銅與不銹鋼的焊接，不銹鋼與碳鋼的復(fù)合焊接，銅材與銀材的焊接等等。

6、核工業(yè)產(chǎn)品

電子束焊接最早應(yīng)用于核工業(yè)產(chǎn)品部件，近些年來,在這一領(lǐng)域得到更充分的發(fā)展。如:一種核工業(yè)多種用途的真空電子束焊機(jī)，在離子推進(jìn)系統(tǒng)中，它應(yīng)用于難熔、耐蝕金屬的焊接和不同金屬之間的連接,焊縫無裂紋和泄漏,變形也相當(dāng)小。

7、特高壓電網(wǎng)

高壓輸電網(wǎng)絡(luò)觸頭，電極板材，復(fù)合材料的焊接。

電子束焊接的發(fā)展趨勢

美國和蘇聯(lián)的宇航員還在太空實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了電子束焊接和切割試驗(yàn),展現(xiàn)了電子束焊接的廣闊發(fā)展前景,今后電子束焊接的發(fā)展趨勢可以概括為:

1、繼續(xù)擴(kuò)大我國在航空航天工業(yè)中的應(yīng)用范圍,并在修復(fù)領(lǐng)域發(fā)揮作用;

2、焊接設(shè)備將趨向多功能化和柔性化;

3、非真空電子束焊接的研究和應(yīng)用將日益成為熱點(diǎn);

4、在厚大件和批量生產(chǎn)中繼續(xù)發(fā)揮其獨(dú)特優(yōu)勢；

5、電子束焊接將成為空間結(jié)構(gòu)焊接的強(qiáng)有力工具；

6、以電子束為熱源的3D打印增材制造領(lǐng)域也有非常大的應(yīng)用。

電子束焊機(jī)得以如此廣泛應(yīng)用和迅速發(fā)展的重要原因是它不斷采用大量的先進(jìn)技術(shù),高壓電束槍、高壓絕緣系統(tǒng)、光學(xué)測量裝置、焊縫自動掃描、焊縫跟蹤器、CNC等。隨著各種新材料、新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)和新領(lǐng)域的不斷涌現(xiàn),電子束焊接將會獲得進(jìn)一步的開發(fā)和應(yīng)用,并在現(xiàn)代工業(yè)中發(fā)揮日益重要的作用。

審核編輯 黃宇