8mm厚高氮钢电子束焊接工艺性能研究(3)

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1.2.2 电子束焊接的特点

电子束焊的主要特点是加热功率密度大、能量集中、热效率高、热影响区窄小、焊接变形小、焊缝的熔深比大等 ,并且熔池周围在真空保护环境下 ,焊接质量良好[11]。电子束焊焊接热输入较小 ,冷却速度较快 ,由于在高温停留时间较短 ,从而其晶粒为较均匀的等轴晶 ,使得焊接接头强度较高。

真空电子束焊接具有许多传统焊接方法难以比拟的优点[12-14]：文献综述

（1）电子束能量密度高达107～109W/cm2,热效率可达80%～90%，功率密度高，输入焊件的热量少，焊件变形小；

（2）适合焊接各种材料，不仅能焊接金属和异种金属材料的接头，也可焊接非金属材料和复合材料，如陶瓷、金属间化合物、石英玻璃等；

（3）焊缝深宽比高，电子束斑点尺寸小，可实现高深宽比的焊接，深宽比达60:1，可一次焊头深度0.1～300mm的不锈钢板；

（4）焊接速度快，焊缝组织性能好，能量集中，熔化和凝固过程快，高温作用时间短，合金元素烧损少，能避免晶粒长大，改善了街头的组织性能，焊缝抗腐蚀性好；

（5）焊缝纯度高，不易受污染，真空对焊缝有良好的保护，高真空电子束焊接尤其适合焊接钛及钛合金等活性材料；

（6）工艺适应性强，工艺参数易于精确调节，便于偏转，对焊接结构有广泛的适应性，可作为最终加工工序或保留精加工余量；

（7）工艺再现性好，电子束焊接的工艺参数易于实现机械化、自动化控制，重复性、再现性好，提高了产品质量的稳定性,易于实现焊接过程自动化，适于大批量生产；

（8）简化加工工艺，可将重复加工或大型整体加工的焊件分为易于加工的、简单的小型焊件，用电子束拼焊成一个整体，减少加工难度，节省材料，简化工艺。

1.2.3 影响电子束焊接的工艺参数

电子束焊接的工艺参数主要是加速电压Ua、电子束电流Ib、聚焦电流If、焊接速度v和工作距离H。电子束焊接的工艺参数主要按板厚来选择，板厚越大，所要求的热量输入越高。

（1）加速电压Ua：加速电压是电子枪中用以加速电子运动的阴极和阳极之间的电压。在相同的功率、不同的加速电压下，所得焊缝深度和形状是不同的。提高加速电压可增加焊缝的熔深，焊缝横断面深宽比和加速电压成正比。

（2）电子束电流Ib：由电子枪阴极发射流向阳极的电子束电流（也称束流），与加速电压一起决定着电子束的功率。电子束功率是指电子束在单位时间内放出的能量，用加速电压与束流的乘积表示。增加电子束电流，熔深和熔宽都会增加。

（3）焊接速度v：焊接速度和电子束功率一起决定着焊缝的熔深、宽度以及被焊材料熔池行为（冷却、凝固以及焊缝融合线形状）。增加焊接速度会使焊缝变宽，熔深变小。

（4）聚焦电流If：电子束焊接时，相对焊件表面而言，电子束的聚焦位置上有上焦点、下焦点、和表面焦点三种。焦点的位置对焊缝成形的影响很大。根据被焊材料的焊接速度、接头间隙等决定聚焦位置，进而确定电子束斑点大小。

（5）工作距离H：焊件表面至电子枪的工作距离影响到电子束的聚焦程度。工作距离变小时，电子束的压缩比增大，使电子束斑点直径变小，增加了电子束功率密度。在不影响电子枪稳定工作的前提下，可以采用尽可能短的工作距离。来!自~751论-文|网www.751com.cn

1.3 高氮钢概述

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