电子束焊接 几种材料的焊接

在熔焊办法中，真空电子束焊接是资料可焊接性较好的焊接办法之一。常用的金属、合金、金属间化合物等都能够选用电子束焊接结构，并且焊接接头与其他熔焊办法比较具有更佳的力学功能。

1钢

　　 (1)低碳钢低碳钢易于焊接。与电弧焊比较，焊缝和热影响区晶粒细小。焊接沸腾钢时，应在接头空隙处夹一厚度为0．2—0．3mm的铝箔，以消除气孔。半镇静钢焊接有时也会发生气孔，下降焊接速度、加宽熔池也有利于消除气孔。

　　 (2)合金钢这些钢材电子束焊接的焊接性与电弧焊相似。经热处理强化的钢材，在焊接热影响区的硬度会下降，选用焊后回火处理能够使具硬度回升。

　　 焊接刚性大的工件时，特别是基本金属已处于热处理强化状况时，焊缝易出现裂纹。合理设计接头时焊缝能够自由收缩；选用焊前预热、焊后缓冷以及合理挑选焊接条件等办法能够减轻淬硬钢的裂纹倾向。关于需进行外表渗碳、渗氮处理的零件，一般应在外表处理前进行焊接。如果必须在外表处理后进行焊接，则应先将焊缝区的外表处理层除掉。

　　 w(C)低于0．3％的低合金钢焊接时，不需求预热和缓冷。在工件厚度大、结构刚性强时，需预热到250～300℃。对焊前已进行过淬火和回火处理的零件，焊后回火温度应略低于原回火温度。轻型变速箱的齿轮大多选用电子束来焊接组合。齿轮资料是20CrMnTi或16CrMn，焊前资料处于退火状况，焊后进行调质和外表渗碳处理。

　　 合金高强度钢的w(C)高于0．30％时，应在退火或正火状况下焊接，也能够在淬火加上火处理后焊接。当板厚大于6mm时，应选用焊前预热和焊后缓冷，防止发生裂纹。

　　 关于：w(C)大于0．50％的高碳钢，用电子束焊接时，开裂倾向比电弧焊低。轴承钢也可用电子束焊接，但应选用预热和缓冷。

　　 (3)工具钢　工具钢的电子束焊接接头功能杰出，生产率高。例如4Cr5MoSiV钢焊前硬度为50HRC，厚度为6mm；焊后进行550℃正火，焊缝金属的硬度能够到达56～57HRC，热影响区硬度下降到43～46HRC，但其宽度只有0．13mm。

　　 (4)不锈钢不锈钢的电子束焊接性较好，电子束焊接设备通常以不锈钢的最大焊接深度及焊缝深宽比作为设备焊接才能的标志。

奥氏体钢的电子束焊接接头具有较高的抗晶间腐蚀的才能，这是因为高的冷却速度能够防止碳化物的分出。

马氏体钢能够在任何热处理状况下焊接，但焊后接头区会发生淬硬的马氏体安排，并且跟着含碳量的增加和焊接速度的加速，马氏体的硬度将提高，开裂敏感性也较强。

沉淀硬化不锈钢焊接接头的力学功能较好。含磷高的沉淀硬化不锈钢的焊接性差。半奥氏体钢，例如17—7PH和PHl4—8Mo，焊接性很好，焊缝为奥氏体安排。下降半马氏体钢的碳含量能够下降马氏体的硬度，改进其焊接性。

2铝和铝合金

焊前应对接缝两边宽度不小于10mm的外表运用机械和化学办法做除油和清除氧化膜处理。

铝合金的熔点低，焊接时，合金中的一些元素气化而发生焊缝气孔，在高速焊时尤为显着。表１列出了常用铝合金的焊接条件。

为了防止气孔和改进焊缝成形，对厚度小于40mm的铝板，焊接速度应在60～120cm／min；关于40mm以上的厚铝板，焊接速度应在60cm／min以下。

推荐运用的铝合金焊接条件

利用电子束扫描焊接或将焊缝用电子束再熔化—次，有利于消除焊缝气孔，改进焊缝成形。添加焊丝可改进焊缝成形，补偿合金元素(Mn、Mg、Zn、Li等)的蒸发，消除焊缝缺点，还可下降裂纹倾向，选用高速来焊接热硬铝合金关于减小软焊缝的宽度和热影响区的宽度是有好处的。

3钛和钛合金　

钛是—种非常生动的金属，所以应在杰出的真空条件下(<1.33X10—2pa)进行焊接，电子束焊接是钛及钛合金抱负的焊接办法。氢气孔是熔化焊接钛时最常见的缺点。预防办法是下降熔池中氢含量和确保杰出的结晶条件，例如焊前焊缝进行化学清洗和刮削，施加重复焊道，焊接速度低于30cm／min以下。

用碱或碱土金属的氟化物为基的熔剂对熔池进行冶金处理对消除气孔很有用，例如将氟化钙加入熔池，能够消除30mm厚钛合金焊缝中的气孔。

TC4是一种常用的钛合金，它能够在退火或固熔时效条件下焊接。焊后接头强度与基体金属相差无几，开裂韧度略差，疲劳强度可到达基体金属的95％。

4铜和铜合金

因为铜的导热性好，焊接热源的热量易散失，因而用能量密度高的电子束焊接铜具有杰出的长处。关于40mm厚的铜板，选用电子束焊接所需求的热输入是自动埋弧焊所需热输入的1／5—1／7。焊缝横断面积是其1／25~1／30。

焊接铜合金可能发生的主要缺点是气孔。关于厚度为1～2mm的铜板，焊缝中不易发生气孔。关于厚度为2—4mm的铜板，焊接速度应低于34cm／min，才可防止发生气孔。厚度大于4mm时，焊接速度过慢将使焊缝成形变坏，焊缝空洞变多。增加安装空隙、焊前预热和重复施焊都是削减焊缝气孔的有用办法。

为了削减金属的蒸发，对厚度为1~2mm的铜板，电子束焦点应处在工件外表以上、对厚度大于15mm时，可将电子枪水平放置进行横焊。

5镁合金

一般说来，能用电弧焊焊接的镁合金也能用电子束焊接，两种办法选用相同的焊前和焊后处理工艺。因为合金中镁和锌在真空的蒸气压很高，易于发生气孔。当镁合金的w(Zn)大于1％时，很难构成致密的焊缝。电子束焊接工艺参数应进行闭环操控，以防止焊缝底层过热和发生气孔。电子束扫描焊接有助于消除气孔。

6难熔金属

锆、铌、钇、钨等属难熔金属。锆非常生动，焊接应在真空度达1．33X10-2Pa以上的“无油”高真空中进行。接头预备和清洗是至关重要的。焊后退火可提高接头抗冷裂和推迟破坏的才能。退火条件是在1023～1128K的温度下保温1h，随炉冷却。焊接锆所用的热输入与同厚度的钢附近。

铌的电子束焊接也应在优于1．33X10-2Pa的高真空下进行。真空室的泄漏率不得超过4X10-4m3pa／s。铌合金焊缝中常见的缺点是气孔和裂纹。选用细电子束进行焊接不易发生裂纹。用散焦电子束对接缝进行预热，有清理和除气效果，有利于消除气孔。

钼合金中加入铝、钛、锆、铪、钍、碳、硼、钇或镧，能够中和氧、氮和碳的有害效果，提高焊缝耐性。钢的焊缝叶，常见的缺点足气孔和裂纹。焊前细心清洗接缝和预热有利于消除气孔。选用细电子束和加速焊接速度有利于消除裂纹。在焊接速度为50～67cm／min时，每1mm厚度的钼约需求1—2kW电子束功率。

钨及其合金对电子束焊具有杰出的焊接性。接头预备和清洗是非常重要的，清洗后应进行除气处理，即在优于1．33X10—3pa的真空度下，将工件加热到1370K，保温1h，随炉冷却。预热是防止钨接头冷裂纹的有用办法，预热温度可选为700—1000K，只是在焊接粉末冶金钨，并且焊接速度低于50cm／min时才不进行预热。对W—25Re合金，预热可提高焊接速度170～25cm／min，并下降热裂倾向。焊后退火可下降某些钨合金焊接接头的脆性改变温度，但不能改进纯钨焊缝金属的冷脆性。

7金属间化合物

跟着资料科学的前进，金属间化合物越来越多地得到运用，如Ti3A1、Ni3A1等。焊接金属间化合物，必须严格操控焊接热输入，选用较高的焊接速度，防止焊接裂纹和接头脆性。资料冶炼和铸造过程中杂质的操控好坏，对焊接质量的影响很大，因而焊前应对资料成分及力学功能进行复验。

8异种金属

异种金属接头的焊接性取决于各自的物理化学功能。彼此能够构成固熔体的异种金属焊接性杰出。易生成金属间化合物的异种金属的接头耐性差。关于难以直接焊接的异种金属，能够通过过渡资料来焊接。例如焊接铜和钢时加入铝衬，可使焊缝密实和均匀，接头功能杰出。

异种金属相互接触和受热时会发生电位差，这会引起电子束倾向一侧，应留意这一特别现象，防止焊偏等缺点。

高铝瓷和铌的密封接头是用电子束焊接而成的。焊前将工件预热到1300～1700~C，焊后退火处理。

焊接难熔的异种金属时应尽量下降热输入，选用小束斑，尽可能在固溶状况下施焊。焊后作时效处理。