电子束焊接发展概况和前景 电子束焊机的发展趋势

一、电子束焊接发展概况和前景

电子束焊接技术主要应用于质量或生产率要求高的产品或行业领域，电子束焊接是目前最为成熟的高能束流加工方法之一。约在1950年前后，核能工业的发展促使人们对高熔点金属及稀贵金属需求的增加。但是，该些材料在焊接时对大气环境中的氧、氮、氢等气体有很强的亲和力，极易形成化合物，影响接头性能。而在当时，真空技术已经发展到相当水平，真空能提供惰性气体更“纯净”的保护条件，可是电弧不能在真空中维持。于是，电子束焊接技术应运而生。

电子束焊接与核工业的发展息息相关。由于核辐射的防护，对核容器质量提出了极高的要求，一些大厚度结构采用传统焊接或激光焊接方法无法实现优质的接头，核工业中采用的一些难熔高温材料，采用传统焊接或激光焊接方法很难实现连接，而电子束焊接可以很好地实现其连接。今后几十年中，我国的核能装备将以几何级数增长，电子束焊接作为一种先进的连接技术，必将在其中发挥重要作用。

20世纪60年代初，电子束焊接逐步应用于飞机制造业和宇航工业中贵重金属的焊接。随着现代航空和宇航等尖端技术的应用而迅速发展起来，成功地解决了为现代尖端产品而发展的各种新型材料的焊接问题。电子束焊接并且在汽车工业、船舶工业和机械制造业等领域应用也日益广泛。电子束焊接的应用前景简列如下：

1、电子束焊接在复杂零件的大批量生产中将有较大的发展。例如，在汽车工业中，采用电子束焊接技术焊接汽车的齿轮和后桥等，可以提高工作效率、降低成本、提高零件的质量。

2、在航空航天工业中，电子束焊接技术将继续扩大其应用，并发展电子束焊接的在线检测技术等。

3、由于电子束焊接在厚大件焊接中具有独特的优势，所以在能源、核工业、船舶行业、重型机械制造中大有用武之地。

4、电子束焊接的焊接设备将趋向多功能及柔性化，随着电子束焊接应用领域的扩大，出于经济方面的考虑，多功能电子束焊的焊接设备和集成工艺以及电子束焊机的柔性化将越来越重要。

5、宇航技术中所用各类火箭、卫星、飞船、空间站、太阳能电站等的结构件、发动机以及各种仪器均需用焊接技术来完成，电子束焊接将是实现空间结构焊接和满足其需求的强有力技术。且随着高端设备、技术等国产化趋势的增强，及电子束焊接等技术对焊材及人工成本的大幅降低优势逐渐趋于明显等，国内电子束焊机等电子束金属加工设备行业发展将迎来利好趋势，给电子束焊机的发展增添了新的活力。

二、电子束焊机的发展趋势

电子束焊接从射束产生和焊接工艺的基础研究到走上正规工业生产的道路，前后经历20多年的历史，逐步使这一焊接方法成为当前工业生产中的一个重要加工手段，并广泛应用于各工业领域。近年来，科学技术的进一步发展，特别是真空技术、高压技术、电子技术及计算机技术的进一步完善，给电子束焊机的发展增添了新的活力目前世界各国正在利用这些方面的技术优势研制和发展新型的电子束焊机，其发展趋势大致如下:

1、发展大功率的中压型或高压型焊机

重型机器制造业的发展，重型产品的吨位不断增加，为减少加工上的困难，更加需要采用焊接方法进行组合加工。这些重型设备的焊缝熔深范围超过100mn需要生产功率超过100kW的电子束焊机。大型超厚的零部件采用电子束焊接，可以减小变形，降低成本，缩短加工时间，提高产品质量。国外已有“150kV，60kW”的真空电子束焊机，一次焊接深度可达130mm。

2、发展具有大容积焊接工作室的真空电子束焊机

由于真空电子束焊接具有一系列优点，因此越来越多的大型零部件希望采用电子束焊接。但是，受真空室尺寸限制，很多大体积、大重量的工件难以使用这种方法进行焊接。

3、发展具有更大灵活性的动枪式焊机

对于结构复杂的大型、重型部件，翻转、定位、调整都很困难，有时一个部位上有若干条不同角度或不同平面内的焊缝，特别需要使用电子枪可灵活转换位置的真空电子束焊机。发展具有更大灵活性的动枪式焊机是电子束焊接领域一个迫切的课题，目前国外已制成的动枪式焊机的电子枪可在垂直平面内旋转35°-45°，可基本满足上述构件焊接的需要

4、发展计算机化的真空电子束焊机

电子计算机、数控技术的发展，使机电一体化成为当前机床工业的发展方向，电子束焊也不例外。目前已生产出带CNC控制系统的真空电子束焊机，通过CNC系统可对所有机械坐标（包括焊接工作台和电子枪的移动）和焊接参数进行控制。

5、真空电子束焊机的自动生产线

汽车、拖拉机行业需要制造系列化的传动轴与传动齿轮，采用电子束焊接不但减少了制造上的困难，而且焊后变形小、焊接参数有最佳的重复精度及高的焊接速度。由于汽车、拖拉机中轴与齿轮的生产量极大，因此真空电子束焊机需要与其他加工机床结合，组成自动生产线。这种专用生产线还包括工作误差测量装置和工件焊前预热的感应加热器等。