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电子束在30~150kV的加速电压作用下,被加速到光速的1/2~2/3倍,高速电子流轰击工件表面,使其表层温度达到104℃以上、功率密度达到107W/cm2。因此,能量密度高度集中和局部高温是电子束焊接的Z大特点。但在常规加速电压的作用下,电子束穿透工件的深度仅为几十分之一毫米,这与电子束焊缝的熔深(Z大可达300mm)相比是微不足道的。
当束功率密度低于105W/cm2时,电子束的能量在工件表面将转换为热能,由于工件表面的散热条件较好,通过热传导的方式,熔池有向工件深层发展的趋势,此时焊缝熔深较浅,称为熔化成形。
当束功率密度增大到超过105W/cm2时,焊缝表面金属迅速熔化且剧烈蒸发,在蒸发反作用力的排斥下,熔池下凹,排开液态金属而露出新的固态金属表面,使电子束可以穿透到相当的深度,形成一个细长的束孔。
随着电子束的移动,束孔的金属不断熔化并被排斥到熔池后方,冷凝后形成焊缝,这种焊缝称为深穿入成形。电子束焊接中主要采用这种成形方法以发挥其深宽比较大的优点。
焊前压配指焊接零件的定位和装夹。焊接前零件装配精度对电子束焊质量的影响很大,因为端面接触部位存在间隙或零件配合过松都会造成焊接变形,所以,不论是冷压还是热装,都要控制机加工的公差配合,零件焊接前压配的精度,确保装配到位。