电子束焊的焊接设备

出处：按学科分类—工业技术 河北科学技术出版社《实用焊接技术手册》第333页（1630字）

电子束焊的焊接设备一般可按真空状态和加速电压分类。按真空状态可分为真空型、局部真空型、非真空型；按加速电压可分为高压型(＞80kV)、中压型(40～60kV)、低压型(≤30kV)。电子束焊机的分类如表1－10－6所示。国产电子束焊机的型号及性能如表1－10－7所示。

表1－10－6 电子束焊机的分类^［2］

表1－10－7 国产电子束焊机的型号及分类^［4］

在实际应用中，真空电子束焊机居多，其主要组成部分有：电子枪、工作真空室、工作台、高压电源、控制及调整系统、真空系统和焊接夹具。

1．电子枪

电子枪是电子束焊机的核心部件，电子枪是产生电子使之加速、会聚成电子束的装置。电子枪的稳定性、重复性直接影响焊接质量。影响电子束稳定性的主要原因是高压放电，往往在电子枪中使电子束偏转，避免金属蒸气对束源段产生直接的影响。在大功率焊接时，将电子枪中心轴线上的通道关闭，而被偏转的电子束从旁边通道通过。另外还可以采用电子枪倾斜或焊件倾斜的方法避免焊接时产生的金属蒸气对束源段污染。

电子枪一般安装在真空室的外部，垂直焊接时，放在真空室顶部，水平焊接时，放在真空室侧面，根据需要可使电子枪沿真空室在一定范围内移动。

2．高压电源及控制系统

高压电源为电子枪提供加速电压、控制电压及灯丝加热电流。高压电源应密封在油箱内，以防止对人体的伤害及对设备其他控制部分的干扰。近年来，半导体高频大功率开关电源已应用到电子束焊机中，工作频率大幅度提高，用很小的滤波电容器，即可获得很小的纹波系数；放电时所释放出来的电能很少，减少了其危害性。另外，开关电源通断时间比接触器要短得多，与高灵敏度微放电传感器联用，为抑制放电现象提供了有力手段。

3．控制及调整系统

早期电子束焊机的控制系统仅限于控制束流的递减、电子束流的扫描及真空泵阀的开关。目前可编程控制器及计算机数控系统等已在电子束焊机上得到成功应用，使之控制范围和精度大大提高。

4．工作室及抽真空系统

真空电子束焊机的工作室尺寸由焊件大小或应用范围而定。真空室的设计一方面应满足气密性要求；另一方面应满足刚度要求；此外还要满足X射线防护需要。真空室上通常开一个或几个窗口用以观察内部焊件及焊接情况。

电子束焊机的真空系统一般分为两部分：电子枪抽真空系统和工作室抽真空系统。电子枪的高真空系统可通过机械泵与扩散泵配合获得。目前的新趋势是采用涡轮分子泵，其极限真空度更高，无油蒸气污染，不需要预热，节省抽真空时间。工作室真空度可在10^－1～10^－3Pa之间。较低的真空可用机械泵获得，高真空则采用机械泵及扩散泵系统。

5．工作台和辅助装置

工作台、夹具、转台对于在焊接过程中保持电子束与接缝的位置准确、焊接速度稳定、焊缝位置的重复精度都是非常重要的。大多数的电子束焊机采用固定电子枪，让工件做直线移动或旋转运动来实现焊接的。对大型真空室，也可采用使工件不动，而驱使电子枪进行焊接。为了提高生产效率，可采用多工位夹具，抽一次真空室可以焊接多个零件^［3，4］。