1、電子束焊接（EBW） （第二章 電子束焊接原理及設(shè)備） 張秉剛 哈爾濱工業(yè)大學現(xiàn)代焊接生產(chǎn)技術(shù)國家重點實驗室,2.1 電子光學基礎(chǔ),2.1.1 電子的發(fā)射,（1）空間電荷限制發(fā)射,（2）溫度限制發(fā)射,（3）肖特基發(fā)射,2.1 電子光學基礎(chǔ),（1）空間電荷限制發(fā)射,查理朗繆爾定律：,V加到A、C之間的電位 dA和C之間距離 k1由被拉出的粒子特性決定的常數(shù),2.1 電子光學基礎(chǔ),（2）溫度限制發(fā)射,李查生道斯曼公式:,k2常數(shù)； 0陰極金屬的逸出功 T陰極溫度 e電子電荷 k玻爾茲曼常數(shù),2.1 電子光學基礎(chǔ),（3）肖特基發(fā)射,肖特基定律 :,k3常數(shù)； E陰極前面的電場值,電子束由電子槍的陰極

2、發(fā)射，通常是空間電荷限制發(fā)射 或溫度限制發(fā)射。,2.1 電子光學基礎(chǔ),2.1.2 電子的場致運動,（1）電子在電場中的運動,2.1 電子光學基礎(chǔ),（2）電子在磁場中的運動,2.2 電子束焊接原理,1陰極；,三級電子槍結(jié)構(gòu)示意圖,2.2.1電子束形成,2偏壓電極；,3陽極；,4聚焦線圈；,5偏轉(zhuǎn)線圈；,6工件；,7電子束；,Ub加速電壓；,UB偏壓；,(1) 電子束焊接加熱特點,(3) 電子束焊接深穿入式焊縫形成機制,(2) 電子束焊縫形成方式,熔化和深穿入式成形,2.2.2 電子束焊縫形成,功率密度高和束精確快速可控性,2.2 電子束焊接原理,過程演示,電子束深穿入過程示意圖,2.2 電子束焊

3、接原理,2.2.3 電子束輸入功率分配,We=W1+W2+W3+W4,2.2 電子束焊接原理,簡化為：,WeW1+W2,2.2.4 電子束焊接熔池受力分析,Fe + Fa Fs + Fg,2.2 電子束焊接原理,簡化為：,Fa Fs + Fg,(1) 主要生產(chǎn)研制機構(gòu),2.3.1 電子束焊接設(shè)備分類,2.3 電子束焊接設(shè)備,德國PTR和IGM公司、PROBEAM公司,法國TECHMETA（泰克米特）公司,英國的CVE公司,烏克蘭巴東焊接研究所,北京航空工藝研究所,中科院沈陽金屬所,桂林電器科學研究所,(2) 分類,按照真空室壓力: 高真空電子束焊機 低真空電子束焊機 非真空電子束焊機 按照加速

4、電壓: 高壓型電子束焊機 中壓型電子束焊機 低壓型電子束焊機 按照電子槍固定方式: 動槍式電子束焊機 定槍式電子束焊機,2.3 電子束焊接設(shè)備,2.3.2真空電子束焊機的組成及工作原理,(1) 真空電子束焊機基本構(gòu)成,2.3 電子束焊接設(shè)備,1）電子槍構(gòu)成及作用原理,(2)真空電子束焊機工作原理,2.3 電子束焊接設(shè)備,電子槍有四個作用,工作原理,陰極材料的選擇,陰極加熱方式,陰極結(jié)構(gòu)設(shè)計,2）真空電子束焊機工作過程,電子發(fā)射形式,德國PTR公司生產(chǎn)的ebw3000/15-150CNC型電子束焊機 真空室:1.7m1.25m 1.45m ; 額定功率:15KW;額定電壓:150KV,法國TECHMETA公司,MEDARD 43型: Chamber dimensions: 500 500500; Operating voltage:60KV; Power:6KW,LARA 52型: Chamber dimensions: 350600800; Operating voltage:60KV; Power:30KW,烏克蘭巴東電焊研究所,KL110型： 2.52.55m/60KW/60KV,HDZ3B EB welder Power：3KW