1. 真空电子束焊接加工
激光焊接机是一种新型的焊接方式,主要针对薄壁材料、精密零件的焊接,可实现点焊、对接焊、叠焊、密封焊等,深宽比高,焊缝宽度小,热影响区小、变形小,焊接速度快,焊缝平整、美观,焊后无需处理或只需简单处理,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。激光焊接机的主要种类如下:
1.脉冲激光焊:激光焊接机的脉冲激光焊方法主要用于单点固定连续和簿件材料的焊接,焊接时形成一个个圆形焊点。
2.等离子弧焊:这种激光焊接机焊接方法与氩弧类似,但其焊炬会产生压缩电弧,以提高弧温和能量密度,它比氩弧焊速度快、熔深大,但又略逊于激光焊。
3.连续激光焊:这种焊接方法主要用于大厚件的焊接和切割,焊接过程中形成一条连续焊缝。就一般而言,焊接材料的选择、激光焊接机品牌的选择、加工工作台的选择,是影响激光焊接效果的主要因素。
4.电子束焊:它是靠一束加速高能密度电子流撞击工件,在工件表面很小密积内产生巨大的热,形成小孔效应,从而实施深熔焊接。电子束焊的主要缺点是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,对焊件装配质量要求严格,非真空电子束焊也可实施,但由于电子散射而聚焦不好影响效果。
2. 电子束焊接工艺
通过加热或加压,或两者并用,使用或不用填充材料,使钛合金材料的工件达到原子结合的方法。钛及钛合金常用的焊接方法有:溶融焊接、钎焊、固相结合、机械结合等。其中,熔融焊接用途最广泛,可分为:电弧焊、电子束焊、电阻焊等,使用较多的是惰性气体。钛材料的焊接性,取决于材料本身的化学活性和物理性能。室温下,钛的表面具有薄而致密的氧化膜,性能稳定。
随着温度的升高,钛的活性急剧增大,当焊接温度高于600℃时,致密的氧化膜被破坏,气体能通过疏松的氧化膜向金属内部扩散、和氢、氧、氮等元素产生剧烈化学反应,这些元素以间隙杂质存在于钛中,使其焊接接 头的性能特别是塑性下降。
氢气的存在也常是焊接出现气孔和冷裂的原因。
3. 真空电子束焊设备
vn电子束焊设备的真空测量tv
用以定量地得知低压空间气
体稀薄程度(即真空度)所用的测量
仪器称真空计。
目前真空计的种类繁多。从
不同角度出发、有不同的分类方
法。一般按真空计的刻度方法可
分为。
绝对真空计——根据真空计
本身与压力有关的物理量直接计
算出压力值的真空计。如压缩式
真空计(或称麦氏真空计)、热辐
射真空计等。
相对真空计——通过与压力
有关的物理量间接测量、不能通
过计算进行刻度,必须与绝对真
空计相比较进行刻度的真空计。
如热传导真空计、电离真空计
等。
根据真空测量的特点,对电
子束焊机中的真空计有以下几点
要求,
1、量程要宽。由于电子束焊
机中真空度范围较宽、如果真空
计的量程宽些,则给测量工作带
来很大方便。
2、要有足够的精度。由于真
空测量不可能象其它测量那样有
很高的精度,误差较大,对电子
束焊机中的真空测量来讲,一般
要求真空计的相对误差20%就
可以了。
3、能连续测量、反应迅速。
以便能实现真空系统的自动控
制。
4、对外界条件(如温度、振
动、电磁场)不敏感。
现对电子束焊机中常用的几
种真空计的使用特点介绍如下。
1、压缩式真空计。压缩式真
空计也称为麦克劳真空计(麦式真
空计)。一般测量范围为1.33×10
—1.33×10—2Pa,其结构形式还
有宽量程、双管式和旋转式等区
别。
2、热传导真空计。是利用气
体分子的热传导在某一压力范围
内与气体压力成正比关系的原理
制成的,因此根据热传导的变化
就能反映出压力的变化。
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热传导真空计又分为电阻~真
空计和热电偶真空计两种形式。
这两种真空计的测量范围一般为
1.33×102 1.33×10—2Pa左右、
其特点是两种真空计都属于相对
真空计。可以连续测量、但受环
境影响较大。
3、电离真空计。对低于
1.33×10-1Pa的低压测量时、通
常采用电离真空计。由于电离源
不同、又可分为热阴极、冷阴极
和放射性电离真空计。
(1)热阴极电离真空计、其测
量范围为1.33×10-1~1.33×10-
6Pa、可以连续测量。属于相对真
空计。该真空计使用时应该注意
的是。由于有热阴极存在。就有
吸气放气现象产生而影响测量的
准确性。而且在压力高于
1.33×10-1Pa时不能进行测量,
否则阴极就要被烧坏。
~(2)冷阴极电离真空计。这
种真
4. 电子束焊接材料
就是电子枪射出的电子流形成的光斑
电子束焊接的工作原理是: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。
5. 电子束焊接与激光焊接
焊接
焊接是通过加热、加压,或两者并用,使两工件产生原子间结合的加工工艺和联接方式。焊接应用广泛,既可用于金属,也可用于非金属。
焊接技术的发展历史
焊接技术是随着金属的应用而出现的,古代的焊接方法主要是铸焊、钎焊和锻焊。中国商朝制造的铁刃铜钺,就是铁与铜的铸焊件,其表面铜与铁的熔合线婉蜒曲折,接合良好。春秋战国时期曾侯乙墓中的建鼓铜座上有许多盘龙,是分段钎焊连接而成的。经分析,所用的与现代软钎料成分相近。
战国时期制造的刀剑,刀刃为钢,刀背为熟铁,一般是经过加热锻焊而成的。据明朝宋应星所著《天工开物》一书记载:中国古代将铜和铁一起入炉加热,经锻打制造刀、斧;用黄泥或筛细的陈久壁土撒在接口上,分段煅焊大型船锚。中世纪,在叙利亚大马士革也曾用锻焊制造兵器。
古代焊接技术长期停留在铸焊、锻焊和钎焊的水平上,使用的热源都是炉火,温度低、能量不集中,无法用于大截面、长焊缝工件的焊接,只能用以制作装饰品、简单的工具和武器。
19世纪初,英国的戴维斯发现电弧和氧乙炔焰两种能局部熔化金属的高温热源;1885~1887年,俄国的别纳尔多斯发明碳极电弧焊钳;1900年又出现了铝热焊。
20世纪初,碳极电弧焊和气焊得到应用,同时还出现了薄药皮焊条电弧焊,电弧比较稳定,焊接熔池受到熔渣保护,焊接质量得到提高,使手工电弧焊进入实用阶段,电弧焊从20年代起成为一种重要的焊接方法。
在此期间,美国的诺布尔利用电弧电压控制焊条送给速度,制成自动电弧焊机,从而成为焊接机械化、自动化的开端。1930年美国的罗宾诺夫发明使用焊丝和焊剂的埋弧焊,焊接机械化得到进一步发展。40年代,为适应铝、镁合金和合金钢焊接的需要,钨极和熔化极惰性气体保护焊相继问世。
1951年苏联的巴顿电焊研究所创造电渣焊,成为大厚度工件的高效焊接法。1953年,苏联的柳巴夫斯基等人发明二氧化碳气体保护焊,促进了气体保护电弧焊的应用和发展,如出现了混合气体保护焊、药芯焊丝气渣联合保护焊和自保护电弧焊等。
1957年美国的盖奇发明等离子弧焊;40年代德国和法国发明的电子束焊,也在50年代得到实用和进一步发展;60年代又出现激光焊等离子、电子束和激光焊接方法的出现,标志着高能量密度熔焊的新发展,大大改善了材料的焊接性,使许多难以用其他方法焊接的材料和结构得以焊接。
其他的焊接技术还有1887年,美国的汤普森发明电阻焊,并用于薄板的点焊和缝焊;缝焊是压焊中最早的半机械化焊接方法,随着缝焊过程的进行,工件被两滚轮推送前进;二十世纪世纪20年代开始使用闪光对焊方法焊接棒材和链条。至此电阻焊进入实用阶段。1956年,美国的琼斯发明超声波焊;苏联的丘季科夫发明摩擦焊;1959年,美国斯坦福研究所研究成功爆炸焊;50年代末苏联又制成真空扩散焊设备。
焊接工艺
金属焊接方法有40种以上,主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。
熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态,不加压力完成焊接的方法。熔焊时,热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化,形成熔池。熔池随热源向前移动,冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。
在熔焊过程中,如果大气与高温的熔池直接接触,大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池,还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷,恶化焊缝的质量和性能。
为了提高焊接质量,人们研究出了各种保护方法。例如,气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气,以保护焊接时的电弧和熔池率;又如钢材焊接时,在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧,就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池,冷却后获得优质焊缝。
压焊是在加压条件下,使两工件在固态下实现原子间结合,又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊,当电流通过两工件的连接端时,该处因电阻很大而温度上升,当加热至塑性状态时,在轴向压力作用下连接成为一体。
各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程,因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损,和有害元素侵入焊缝的问题,从而简化了焊接过程,也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短,因而热影响区小。许多难以用熔化焊焊接的材料,往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头。
钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料,将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度,利用液态钎料润湿工件,填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散,从而实现焊接的方法。
焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用,而发生组织和性能变化,这一区域被称为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等不同,焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象,也使焊件性能下降,恶化焊接性。这就需要调整焊接条件,焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改善焊件的焊接质量。
另外,焊接是一个局部的迅速加热和冷却过程,焊接区由于受到四周工件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩,冷却后在焊件中便产生焊接应力和变形。重要产品焊后都需要消除焊接应力,矫正焊接变形。
现代焊接技术已能焊出无内外缺陷的、机械性能等于甚至高于被连接体的焊缝。被焊接体在空间的相互位置称为焊接接头,接头处的强度除受焊缝质量影响外,还与其几何形状、尺寸、受力情况和工作条件等有关。接头的基本形式有对接、搭接、丁字接(正交接)和角接等。
对接接头焊缝的横截面形状,决定于被焊接体在焊接前的厚度和两接边的坡口形式。焊接较厚的钢板时,为了焊透而在接边处开出各种形状的坡口,以便较容易地送入焊条或焊丝。坡口形式有单面施焊的坡口和两面施焊的坡口。选择坡口形式时,除保证焊透外还应考虑施焊方便,填充金属量少,焊接变形小和坡口加工费用低等因素。
厚度不同的两块钢板对接时,为避免截面急剧变化引起严重的应力集中,常把较厚的板边逐渐削薄,达到两接边处等厚。对接接头的静强度和疲劳强度比其他接头高。在交变、冲击载荷下或在低温高压容器中工作的联接,常优先采用对接接头的焊接。
搭接接头的焊前准备工作简单,装配方便,焊接变形和残余应力较小,因而在工地安装接头和不重要的结构上时常采用。一般来说,搭接接头不适于在交变载荷、腐蚀介质、高温或低温等条件下工作。
采用丁字接头和角接头通常是由于结构上的需要。丁字接头上未焊透的角焊缝工作特点与搭接接头的角焊缝相似。当焊缝与外力方向垂直时便成为正面角焊缝,这时焊缝表面形状会引起不同程度的应力集中;焊透的角焊缝受力情况与对接接头相似。
角接头承载能力低,一般不单独使用,只有在焊透时,或在内外均有角焊缝时才有所改善,多用于封闭形结构的拐角处。
焊接产品比铆接件、铸件和锻件重量轻,对于交通运输工具来说可以减轻自重,节约能量。焊接的密封性好,适于制造各类容器。发展联合加工工艺,使焊接与锻造、铸造相结合,可以制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构,经济效益很高。采用焊接工艺能有效利用材料,焊接结构可以在不同部位采用不同性能的材料,充分发挥各种材料的特长,达到经济、优质。焊接已成为现代工业中一种不可缺少,而且日益重要的加工工艺方法。
在近代的金属加工中,焊接比铸造、锻压工艺发展较晚,但发展速度很快。焊接结构的重量约占钢材产量的45%,铝和铝合金焊接结构的比重也不断增加。
未来的焊接工艺,一方面要研制新的焊接方法、焊接设备和焊接材料,以进一步提高焊接质量和安全可靠性,如改进现有电弧、等离子弧、电子束、激光等焊接能源;运用电子技术和控制技术,改善电弧的工艺性能,研制可靠轻巧的电弧跟踪方法。
另一方面要提高焊接机械化和自动化水平,如焊机实现程序控制、数字控制;研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机;在自动焊接生产线上,推广、扩大数控的焊接机械手和焊接机器人,可以提高焊接生产水平,改善焊接卫生安全条件。
(塑料)焊接 采用加热和加压或其他方法使热塑性塑料制品的两个或多个表面熔合成为一个整体的方法。
6. 真空电子束焊接机厂家
电子束焊是指利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊接面,使被焊工件熔化实现焊接。真空电子束焊是应用最广的电子束焊。
7. 真空电子束焊接技术
钛及钛合金常用的焊接方式,氩弧焊、埋弧焊、真空电子束焊。
三毫米以下厚度用钨极氩弧焊,3毫米以上用熔化极氩弧焊。
钛及钛合金常用的焊接方式有:氩弧焊、埋弧焊、真空电子束焊等。 3毫米以下厚度用钨极氩弧焊,3毫米以上用熔化极氩弧焊。氩气纯度不低于99.99﹪,严格控制氩气中空气和水蒸气的含量。 焊前进行除油污、除氧化皮、除氧化膜表面处理。 由于钛及钛合金的化学活性大,易被氧气、氮气、氢气污染,所以不能采用焊条电弧焊、氧乙炔(或氧丙烷等)气焊、C02焊、原子氢焊等方式焊接。
8. 激光电子束焊接
电子束焊接是指使用加速和聚焦的电子束轰击真空或非真空中的焊接表面,以熔化待焊接的工件。真空电子束焊接是应用最广泛的电子束焊接。
基本原理
电子是物质的基本粒子,通常在原子核周围高速运动。当电子被给予一定的能量时,它们会跳出轨道。加热阴极使其释放并形成自由电子云。当电压增加到30至200千伏时,电子将加速并向阳极移动。
电子束焊接是一种焊接方法,它利用会聚的高速电子电流产生的热能轰击工件的接合处来熔化金属。当电子轰击工件时,动能转化为热能。电子束作为焊接热源有两个明显的特点:
(1)功率密度高
电子束焊接常用的加速电压范围为30~150千伏,电子束电流为20~1000毫安,电子束聚焦直径约为01~1毫米,这样电子束功率密度可达106瓦/平方厘米以上。
(2)精确、快速的可控性
作为物质的基本粒子,电子具有极小的质量(9.1×10-31kg)和一定的负电荷(1.6×1019C),电子的荷质比高达176×1011C/kg。电子束可以被电场和磁场快速而精确地控制。电子束的这一特性明显优于激光束,激光束只能由透明和反射镜控制,并且速度较慢。
1、优点
1)电子束穿透能力强,焊缝深宽比大。目前,电子束焊接的深宽比可达60:1。焊接厚板时,可实现单通焊接,无需坡口,与电弧焊相比,可节省辅助材料和能源消耗。
2)焊接速度快,热影响区小,焊接变形小。成品工件可作为最终的连接工序,焊接后的工件仍保持足够高的精度。
3)真空电子束焊接不仅可以防止熔融金属被氧气和氢气等有害气体污染,而且有利于焊缝金属的除气和净化,特别适用于活性金属的焊接。电子束焊接真空密封元件也是常用的,焊接后元件保持真空状态。
4)电子束可以传输到远处进行真空焊接,从而在难以接近的位置进行焊缝焊接。
5)通过控制电子束的偏转,可以实现复杂接头的自动焊接。电子束扫描池可以消除缺陷,提高接头质量。
2、缺点
1)设备相对复杂且昂贵。
2)焊接前,对接头加工和装配有严格要求,保证接头位置准确、间隙小、均匀。
3)在真空电子束焊接过程中,待焊接工件的尺寸和形状经常受到工作室的限制。
4)电子束容易受到杂散电磁场的干扰,影响焊接质量。
5)电子束焊接产生的X射线需要严格保护,以确保操作人员的健康和安全。
9. 真空离子束焊
pert管与pert管能焊接。30A以下的小电流微束等离子弧焊接采用混合型弧,用高频或接触短路回抽引弧。由于非转移弧在非常焊接过程中不能切除,因此一般要用两个独立的电源。
气路系统。等离子弧焊机供气系统应能分别供给可调节离子气、保护气、背面保护气。为保证引弧和熄弧处的焊接质量,离子气可分两路供给,其中一路可经气阀放空,以实现离子气流衰减控制。