真空系统中的常用焊接方法——电子束焊

电子束焊是熔化焊的一种，它利用集聚的高速电子束轰击工件接缝，产生热能从而使金属熔合。它包含了机械、真空、高电压和电磁场理论、电子光学、自动操控和计算机等多学科技能。真空系统中常用焊接办法的第三种。

电子束焊技能最早于1948年源起于德国，1952年制造了第一台电子束加工机，1958年诞生了第一台电子束焊机。它的基本原理是：真空条件下，电子枪发射的电子束在高电压（通常是20kV～300kV）加速下（0.3～0.7倍的光速），经过电磁透镜聚集成高能量密度的电子束，当电子束轰击工件时，电子的动能转化为热能，焊区的部分温度骤然上升到6000℃以上，使工件材料熔化，完成焊接。

电子束焊按被焊工件所处环境的真空度可分为三种：高真空电子束焊，低真空电子束焊和非真空电子束焊：

高真空电子束焊在10-4～10-1Pa的压强下进行。杰出的真空条件，能够保证对熔池的“维护”防止金属元素的氧化和烧损，适用于活性金属、难熔金属和质量要求高的工件的焊接。

低真空电子束焊在10-1～10Pa的压强下进行，也具有束流密度和功率密度高的特点。因为只需抽到低真空，缩短了抽真空时间，提高了出产率，适用于批量大的零件的焊接和在出产线上运用。

非真空电子束焊，其电子束仍是在高真空条件下产生的，然后穿过一组光阑、气阻和若干级预真空小室，射到处于大气压力下的工件上。因为电子束散射强烈，它的电子枪作业间隔约束在20～50mm，焊缝深宽比最大也只能达到5:1。但这种办法的长处是不需真空室，因而能够焊接尺寸大的工件，出产率较高。别的近年来，移动式真空室或部分真空电子束焊接办法，既保留了真空电子束高功率密度的长处，又不需求真空室，因而在大型工件的焊接工程上有使用前景。

与其他焊接办法比较，电子束焊具有几个特点：

1、能量密度大，最高可达10kW/cm2，比一般弧焊高5000倍～10000倍。焊缝深宽比可达1：20以上（一般弧焊为1：1.5）。焊接速度快，焊区的热影响区小、变形小。

2、真空电子束焊是在真空环境中进行的，剩余气体中所存的氧和氮含量少，能够防止熔化金属受到氧、氮等有害气体的污染，适于生动金属的焊接。因此也常用电子束焊接真空密封元件，焊后元件内部保持在真空状况。

3、焊接标准能够准确操控。电子具有极小的质量和必定的负电荷，荷质比高，经过电场、磁场，能够对电子束可作快速而准确的操控。

此外电子束焊还能对各种强化合金、耐热合金以及不同性质材进行焊接。但电子束焊也存在缺陷，如：设备杂乱，成本较高；可能受杂散电磁场的搅扰；真空电子束焊零件大小受真空室尺寸的约束；作业电压高，因而需求对X射线进行防护。