电子束焊接原理及设备

电子束焊接原理及设备第1页/共26页§2.1电子光学基础

2.1.1电子的发射（1）空间电荷限制发射（2）温度限制发射（3）肖特基发射第2页/共26页§2.1电子光学基础

（1）空间电荷限制发射查理——朗缪尔定律：V——加到A、C之间的电位d——A和C之间距离k1——由被拉出的粒子特性决定的常数第3页/共26页§2.1电子光学基础

（2）温度限制发射李查生——道斯曼公式:

k2——常数；φ0——阴极金属的逸出功T——阴极温度e——电子电荷k——玻尔兹曼常数第4页/共26页§2.1电子光学基础

（3）肖特基发射肖特基定律:k3——常数；E——阴极前面的电场值电子束由电子枪的阴极发射，通常是空间电荷限制发射或温度限制发射。第5页/共26页§2.1电子光学基础

2.1.2电子的场致运动（1）电子在电场中的运动第6页/共26页§2.1电子光学基础（2）电子在磁场中的运动第7页/共26页§2.2电子束焊接原理1－阴极；三级电子枪结构示意图2.2.1电子束形成2－偏压电极；3－阳极；4－聚焦线圈；5－偏转线圈；6－工件；7－电子束；Ub－加速电压；UB－偏压；第8页/共26页(1)电子束焊接加热特点

(3)电子束焊接深穿入式焊缝形成机制(2)电子束焊缝形成方式

熔化和深穿入式成形

2.2.2电子束焊缝形成功率密度高和束精确快速可控性

§2.2电子束焊接原理过程演示第9页/共26页电子束深穿入过程示意图§2.2电子束焊接原理第10页/共26页2.2.3电子束输入功率分配We=W1+W2+W3+W4§2.2电子束焊接原理简化为：WeW1+W2第11页/共26页2.2.4电子束焊接熔池受力分析Fe+

FaFs+

Fg§2.2电子束焊接原理简化为：FaFs+

Fg第12页/共26页(1)主要生产研制机构2.3.1电子束焊接设备分类

§2.3电子束焊接设备德国PTR和IGM公司、PROBEAM公司法国TECHMETA（泰克米特）公司英国的CVE公司乌克兰巴东焊接研究所北京航空工艺研究所中科院沈阳金属所桂林电器科学研究所第13页/共26页

(2)分类

按照真空室压力:高真空电子束焊机低真空电子束焊机非真空电子束焊机按照加速电压:高压型电子束焊机中压型电子束焊机低压型电子束焊机按照电子枪固定方式:动枪式电子束焊机定枪式电子束焊机§2.3电子束焊接设备第14页/共26页2.3.2真空电子束焊机的组成及工作原理

(1)真空电子束焊机基本构成§2.3电子束焊接设备第15页/共26页

1）电子枪构成及作用原理(2)真空电子束焊机工作原理§2.3电子束焊接设备电子枪有四个作用

工作原理

阴极材料的选择

阴极加热方式

阴极结构设计

2）真空电子束焊机工作过程第16页/共26页电子发射形式第17页/共26页第18页/共26页德国PTR公司生产的ebw3000/15-150CNC型电子束焊机真空室:1.7m×1.25m×1.45m;

额定功率:15KW;额定电压:150KV第19页/共26页法国TECHMETA公司MEDARD43型:Chamberdimensions:500×500×500;Operatingvoltage:60KV;Power:6KWLARA52型:Chamberdimensions:350×600×800;Operatingvoltage:60KV;Power:30KW第20页/共26页乌克兰巴东电焊研究所KL110型：2.5×2.5×5m/60KW/60KV第21页/共26页HDZ－3BEBwelder

Power：3KWAcceleratingvoltage：70KVSizeofweldingc