電子束焊接技術(shù)的特點與應用

焦紅光

摘 要：隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的飛速發(fā)展，高新技術(shù)產(chǎn)品的先進工程對零部件的大規(guī)模生產(chǎn)和特種零部件的焊接提出了越來越高的要求。電子束焊接技術(shù)以其高能量密度和優(yōu)良的焊接質(zhì)量迎來了良好的發(fā)展機遇。本文詳細介紹了電子束焊接技術(shù)的工作原理、特點分類及應用，并對電子束焊接技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應用特點進行了詳細的研究。同時，對電子束焊接技術(shù)的研究前景進行了展望。隨著電子束焊接技術(shù)的不斷進步，將使全球航空制造技術(shù)更加完善，給全社會帶來更大的社會效益和經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：電子束;焊接技術(shù);應用

0 引言

電子束焊是通過加速聚焦電子束轟擊在真空或非真空狀態(tài)的焊接面，融化被焊接工件，達到焊接效果的一種焊接技術(shù)手段。電子束焊接是一種新型的焊接方式，從20世紀60年代初，中國開始跟蹤世界電子束焊接技術(shù)的發(fā)展，并開始研究電子束焊接設(shè)備和工藝，經(jīng)過了半個多世紀的發(fā)展，電子束焊接從實驗室進入了許多制造領(lǐng)域。鈦合金在很久之前其實就被人們所發(fā)現(xiàn)，同時能夠進一步發(fā)展起來。這是一種重要的金屬結(jié)構(gòu)的材料，鈦合金強度并不是很低的，同時它能夠防止一定的腐蝕，抵抗腐蝕的能力超級強，綜合相關(guān)的方面對其發(fā)展占據(jù)十分大的優(yōu)勢，同時在相關(guān)的航空行業(yè)以及化工機械方面中進一步的應用和推廣。促進相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，同時還能進一步對國家的經(jīng)濟帶來一定的促進作用。本文通過對電子束焊接大厚度的鈦合金過程中所出現(xiàn)的問題進行一定的分析和探討說明其現(xiàn)狀，進而提出一定的解決措施促進行業(yè)的發(fā)展和進步，希望本次論述對相關(guān)的工作人員能夠帶來一定的理論性的支持和幫助。

1 電子束焊的特點

電子束焊接的主要原理是將高密度的電子聚集在一個區(qū)域內(nèi)形成電子束，焊接過程中熔化區(qū)域會發(fā)生一些細微的變化。這種焊接是在真空環(huán)境下完成的。它具有溫度高、各種材料熔化快、焊接速度快、焊接質(zhì)量高、精度高等特點。

2 鈦合金電子束焊接應用

2.1 焊接出現(xiàn)一定的裂縫的現(xiàn)象

鈦合金中硫等一些雜質(zhì)一般情況下是比較少的，焊縫進行一定的凝聚的時候出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，因此采用電子束焊接技術(shù)的時候很少出現(xiàn)焊接裂縫的現(xiàn)象。但鈦合金焊接熱影響區(qū)很容易產(chǎn)生裂紋，這種裂紋是延遲裂紋，它的產(chǎn)生會晚于焊縫形成后一定的時間。這是由于氫氣所導致的。由于鈦合金在實際應用的過程中往往是用作重要結(jié)構(gòu)的材料，氫氣導致的裂紋時間上有所延遲有可能引起一定的安全事故，氫導致鈦合金出現(xiàn)一定延遲裂紋的現(xiàn)象逐漸被人們所重視起來。焊接時由于氫向熱影響地帶進行一定的擴散，熱影響位置的氫氣的含量因此而有所增加，使得這個部位處于不安全的狀態(tài)，這也是引起裂紋的原因。在電子束焊接技術(shù)應用的過程中，由于受熱力作用的影響，材料本身的結(jié)合力和協(xié)調(diào)的能力逐漸的降低，使得在焊接的裝置中形成之前會產(chǎn)生的裂紋的現(xiàn)象。隨后，材料在進行一定的集中性的加熱以及快速進行焊接的熱循環(huán)以后，接頭的位置因此會導致接頭中也會產(chǎn)生一定的應力。因此，熱影響的位置不僅是產(chǎn)生裂紋的重點區(qū)域，更重要的是裂紋進一步進行擴展的源頭，微裂紋的發(fā)展導致更多的裂紋的出現(xiàn)，從而造成材料的質(zhì)量出現(xiàn)一定的問題。

2.2 焊接存在一定的氣孔

鈦合金進行一定的焊接的時候，有的時候會存在氣孔，什么原因?qū)е碌哪?？氣孔的生成主要是由于鈦受到氫氣的影響所造成的。在進行焊接鈦合金的時候，通常采用使用的是很熱的熱量進行一定的輸送，同時需要保證的是焊接的速度不能太快。目的是促使氫氣可以自然出來。但對于電子束焊接技術(shù)，由于焊接的速度一般是很快的，熱輸入相對來說比較的小，氫氣導致不能夠被釋放。電子束在進行焊接時，熔化金屬中存在一定的空間。在焊接的過程中該孔隨著設(shè)備進行相應的移動，孔方向的開口很容易進行關(guān)閉，但由于其內(nèi)部內(nèi)含有大量的金屬蒸氣，不會自行的進行關(guān)閉，而是選擇進行一起移動。熔化的金屬逐漸開始凝固，而位于其內(nèi)部的金屬蒸氣因為溫度下降是需要一定的時間，最后金屬蒸氣聚集在內(nèi)部，剩余氣體殘留在其中，進而形成小孔。

2.3 焊接時的焊縫出現(xiàn)缺陷

在焊接接頭中熔敷的金屬沒有被完全覆蓋，從而形成一定的焊縫缺陷，這是焊接中比較嚴重的問題。因此需要十分的重視，如果這一問題產(chǎn)生的話，容易造成應力聚集，嚴重的話會引起焊縫出現(xiàn)一定的空間，在高速的焊接時這種問題一般是比較困難的。需要確定兩個角度的數(shù)值，一是液氣的表面與水平線的夾角1，另一個是融和的線與水平線的夾角2，當氣溫等條件不發(fā)生一定的變化的時候，固液相間的接觸角3需要一個標準的范圍，只要滿足1+2=3時，受力就會達到一定的平衡。

2.4 鈦合金電子束技術(shù)優(yōu)化

鈦合金焊接時出現(xiàn)裂紋會推遲一定的時間的現(xiàn)象主要與氫本身是有一定的關(guān)系。焊接時由于熔池區(qū)域以及低溫位置中的氫氣向熱影響區(qū)域進行一定的擴散，引起熱影響地帶的氫含量逐漸的增加，加上焊接接頭處不穩(wěn)定的應力的狀態(tài)，結(jié)果也會引起相應的裂紋現(xiàn)象。避免這種延遲裂紋所帶來的危害的辦法還是存在的，主要是對于焊接的接頭上氫的含量進行一定的降低，必要時也可進行真空退火的措施進行處理，以降低相應的含氫量。因此接頭形式應符合一定的要求，焊前對接的端面進行一定的機械加工處理，去除表面的氧化物，并保持對接面的鋒利，以便對接頭對接后的間隙進行有效的控制，否則會影響一定的穩(wěn)定性，同時這是防止氣孔產(chǎn)生重要的辦法。

3 結(jié)束語

在過去的研究時間中，電子束焊接從實驗室研究階段一步一步走到了生產(chǎn)線之中。逐步的向可靠、穩(wěn)定的技術(shù)發(fā)展，作為一種具有效率高、焊縫品質(zhì)優(yōu)良、對于細節(jié)操控精準的焊接制造技術(shù)，在各種精密設(shè)備中的細小零件的連接中起到了重要的作用。

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