非鐵金屬的電子束焊接技術應用都非常廣泛?

在各種金屬、合金、金屬間化合物上電子束是金屬材料焊接性比較好的熔焊方法之一。鋁合金常用於製造汽車零件,採用非真空電子束焊接可以得到良好的接頭,達到減輕結構質量、節省燃料、降低成本的作用。


鋁及其合金在電子束焊接前,要對接縫處進行除油和清除氧化膜的準備處理,焊接時最重要的是控制焊接速度,對厚度小於40mm的鋁板,焊接速度為60~120cm/min,大於40mm的厚鋁板,焊接速度要在60cm/min以下,這樣才會防止出現氣孔並改善焊縫成形。


純鋁和非熱處理強化的鋁合金用電子束焊接,接頭的力學性能幾乎接近母材。熱處理強化的鋁合金如果採用電子束焊接,可能會出現裂紋和氣孔等缺陷,解決辦法是選擇適當的焊接參數來減少缺陷並保證接頭不出現退火軟化區。


對含鎂和鋅的鋁合金進行電子束焊時,焊接速度的控制非常重要,焊接的速度過慢會造成鎂和鋅的大量蒸發,焊接的速度過快則會使焊縫惡化,出現嚴重的氣孔。


對鈦合金來說,在飛機的構件上會見到它的影子,比如飛機發動機風扇機匣,機匣的外環與靜子葉片就是採用電子束焊工藝,熱輸入小、零件變形小,可以實現數控編程的一次完成焊接,因為是在真空環境下進行,也避免了氧化的問題。


鈦合金因為化學活性強、熔點高、導熱性差,電子束焊是所有工業鈦及其合金是最理想的焊接方法。電子束的能量密度大,焊接速度高,焊縫不會出現粗大的片狀α相,焊接接頭的有效係數可達到100%。


電子束焊也是純銅焊接的最理想的方法之一。在真空條件下,純銅的焊接會因為加熱出現過量蒸發和飛濺的現象,因此電子束流的能量密度不宜選的太高,由於純銅的導熱性好,焊接的熱源容易散失,焊接所需的電子束功率也要比焊接合金鋼的時候大。


銅及其合金電子束焊時的主要缺陷是會出現氣孔,可以採用增加裝配間隙、焊前預熱和重複施銲等措施來防止氣孔的產生。焊接鉬時常見的缺陷是氣孔和裂紋,在焊接前要仔細清理焊縫並預熱,鉬中如果加入鋁、鈦、鋯、鉿、釷、碳、硼、釔或鑭時,能夠中和氧、氮和碳的有害作用,提高焊縫的韌性。焊接速度為50~67cm/min,每1mm厚度的鉬需要1~2kw電子束功率。


焊接鎢時,接頭的準備和清理非常重要,清理之後還要進行除氣處理,對焊前要進行預熱,這樣能防止鎢接頭出現冷裂紋的現象。焊後的退火還能降低某些鎢合金焊接接頭的脆性轉變溫度,但是不能改善純鎢焊縫金屬的冷脆性。


鈮合金焊縫中的常見缺陷是氣孔和裂紋,環境是在1.33×10-2pa的高真空下進行,焊前用散焦電子束對焊縫進行預熱,能起到清理和除氣作用。


鋯在電子束焊接時,接頭的準備和清理對焊接的質量非常重要,焊接應在真空度達到1.33×10-2pa以上的高真空中進行,焊後的退火可以提高接頭 抗冷裂和延遲破壞的能力,退火條件是在750~850℃的溫度下保溫1h,之後隨爐冷卻。這樣能達到最佳的效果。


對不能互溶的兩種金屬,比如鈦鋁合金(Ti3AI)和鎳鋁合金(Ni3AI)進行電子束焊時,可以通過嵌放或預置與兩種金屬兼溶的過渡金屬。焊接時,必須嚴格控制焊接熱輸入,採用較高的焊接速度,避免焊接裂紋和接頭脆性的產生。

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