有哪六种激光复合焊接？_美容护肤

今天我们通发激光专门整理了一下，带大家了解一下六种激光复合焊接技术：

第一种。高频感应复合焊接技术：电磁感应是一种依赖于工件内部产生的涡流电阻热进行加热的方法,与激光一样属非接触性环保型加热,加热速度快,可实现加热区区域和深度的精确控制,特别适合于自动化材料加工过程,已在工业上得到了广泛的应用。

第二种。电弧复合焊接技术：电弧复合热源焊接方法早在20世纪80年代就由英国学者Steen提出，但自此以后很长时间内，科技工作者们并没有对其做更深一步的研究与发展。近年来，研究人员已经重新把注意力转移到这项技术上，并且尝试着结合激光与电弧的各自优点使两者获得最佳配合。

第三种。TIG复合焊接：激光与TIG复合焊接的特点是：1、利用电弧增强激光作用，可用小功率激光器代替大功率激光器焊接金属材料；2、在焊接薄件时可高速焊接；3、可增加熔深，改善焊缝成形，获得优质焊接接头；4、可以缓和母材端面接口精度要求。例如，当CO2激光功率为08KW，TIG电弧的电流为90A，焊接速度2m/min 时，可相当5KW的CO2激光焊机的焊接能力,5KW的CO2激光束与300A的TIG电弧复合，焊接速度05～5m/min 时，获得的熔深是单独使用5KW的CO2激光束焊接时的13～16倍。

第四种。等离子弧复合焊接：激光等离子复合采同轴方式,等离子弧由环状电极产生，激光束从等离子弧的中间穿过，等离子弧主要有两个功能：1、为激光焊接提供额外的能量，提高焊接速度，进而提高整个焊接过程的效率；2、等离子弧环绕在激光周围，可以产生热处理的效果，延长冷却时间，也就减少了硬化和残余应力的敏感性，改善了焊缝的微观组织性能。

第五种。MIG复合焊接：近年来的研究表明，激光－MIG复合热源焊接在中厚板焊接中拥有比较明显的优势。该焊接方法通过调节电弧与激光的相对位置，可有效地改善焊接适应性，提高对大间隙的适应性，改善焊缝成形，同时，输入的电弧能量能够调节冷却速度，进而改善微观组织。在激光与电弧相互作用下，焊接过程变得更加稳定，而且在增加熔深的同时提高焊接速度。焊接时，热输入相对较小，也就意味着焊后变形和焊接残余应力较小，这样可以减少焊接装夹、定位、焊后矫形处理等的时间。另外，这一方法的较突出的特点是自身能够比较稳定地填丝，从而比较容易改善焊缝冶金性能和微观组织结构。

第六种。双激光束焊接技术：在激光焊接过程中，由于激光功率密度大，焊接母材被迅速加热熔化、汽化，生成高温金属蒸汽。在高功率密度的激光的继续作用下，很容易生成等离子体云，不仅减小工件对激光的吸收，而且使焊接过程不稳定。如果在较大的深熔小孔形成后，减小继续照射的激光功率密度，而已经形成的较大深熔小孔对激光的吸收较多，结果激光对金属蒸汽的作用减小，等离子体云就能减小或消失。因而，用一束峰值功率较高的脉冲激光和一束连续激光，或者两束脉冲宽度、重复频率和峰值功率有较大差异的脉冲激光对工件进行复合焊接，在焊接过程中，两束激光共同照射工件，周期地形成较大深熔小孔，后适时停止一束激光的照射，可使等离子体云很小或消失，改善工件对激光能量的吸收与利用，加大焊接熔深，提高焊接能力。

摘要：焊接产品比铆接件、铸件和锻件重量轻，对于交通运输工具来说可以减轻自重，节约能量。随着技术的不断发展，焊接设备也趋向于自动化。自动焊接设备有哪些？根据自动化程度，自动化焊接设备可分为以下三类：刚性自动化焊接设备、自适应控制自动化焊接设备、智能化自动焊接设备。下面为您介绍自动焊接设备分类和构成以及注意事项。自动焊接设备分类根据自动化程度，自动化焊接设备可分为以下三类：

1、刚性自动化焊接设备刚性自动化焊接设备亦可称为初级自动化焊接设备，其大多数是按照开环控制的原理设计的。虽然整个焊接过程由焊接设备自动完成，但对焊接过程中焊接参数的波动不能进行闭环的反馈系统，不能随机纠正可能出现的偏差。

2、自适应控制自动化焊接设备自适应控制的焊接设备是一种自动化程度较高的焊接设备，它配用传感器和电子检测线路，对焊缝轨迹自动导向和跟踪，并对主要的焊接参数进行实行闭环的反馈控制。整个焊接过程将按预先设定的程序和工艺参数自动完成

3、智能化自动焊接设备它利用各种高级的传感元件，如视觉传感器，触觉传感器，听觉传感器和激光扫描器等，并借助计算机软件系统，数据库和专家系统具有识别、判断、实时检测，运算、自动编程、焊接参数存储和自动生成焊接记录文件的功能。

自动焊接设备有哪些1、直缝自动焊机

直缝自动焊机又叫纵缝自动焊机，用于圆筒的纵缝焊接与平板的纵缝对接，是自动焊机的一种，它可以大量代替人工，降低劳动成本，改善焊接工人的劳动环境。

2、环缝自动焊机

环缝自动焊机是一种能完成各种圆形、环形焊缝焊接的通用自动焊接设备。可用于碳钢、低合金钢、不锈钢、铝及其合金等材料的优质焊接，并可选择氩弧焊（填丝或不填丝）、熔化极气体保护焊，等离子焊等焊接电源组成一套环缝自动焊接系统。

3、管道自动焊机

管道自动焊机是一种进行管道焊缝自动焊接的机器，利用工件转动和枪头固定的原理来进行焊缝在最佳位置（平焊位置）的焊接。机型分为压紧式自动焊机、悬臂式自动焊机、分体式自动焊机、旋转式自动焊机、夹钳式自动焊机等，焊接方式有TIG、MIG、SAW，可以根据需要配备一把枪、二把枪和三把枪。管道自动焊机在我们前山管道它又叫管道焊机、管子焊机、管道焊接机、管子焊接机、管道自动焊、管子自动焊。

4、相贯线自动焊机

以电机为主驱动机构，控制系统采用人机界面数字化控制，以继电器控制为辅，从而稳妥地实现了焊接的自动化控制，编程简单化，一教就会。

5、超声波自动焊机

超声波焊接机按照自动化水平可以分为自动焊接机、半自动超声波焊接机、手动焊接机，对于现代化企业来讲，自动化水平越高越有利于企业流水线生产，所以自动焊接机的使用是企业未来的一个趋势。

6、自动埋弧焊机

自动埋弧焊机指的是采用熔剂层下自动焊接的设备，它配用交流焊机作为电弧电源，它适用于水平位置或与水平位置倾斜不大于10度的各种有、无坡口的对接焊缝、搭接焊缝和角焊缝。与普通手工弧焊相比，具有生产效率高、焊缝质量好，节省焊接材料和电能，焊接变形小及改善劳动条件等突出优点。

7、电渣自动焊机

电渣自动焊机是采用焊丝为电极，焊丝通过非消耗的电渣焊枪和导电嘴送入渣池的电渣焊设备。电渣自动焊机主要用于钢结构垂直焊缝的高效焊接，特别适用于箱型柱和箱型梁隔板的焊接。

8、激光自动焊机

激光焊机针对模具和金属工件的磨损、划伤、针孔、裂纹、缺损变形、硬度降低、砂眼等缺陷进行沉积、封孔、补平等修复功能。修复后基体不变形、不退火、不咬边和没残余应力，不改变其金属组织状态，修复精度高，涂层厚度从几微米到几毫米，只需打磨抛光。大功率氩气保护，可长时间工作。激光束能量可调，移动速度可调，可以多种焊接加工。激光焊接自动化程度高，可以用计算机进行控制，焊接速度快，功效高，可方便的进行任何复杂形状的焊接。

9、电子束焊机

电子束焊机是利用高速运动的电子束流轰击工件的原理进行焊接加工的一种比较精密的焊接设备，它基本上代表了目前最高性能的焊接水平。真空电子束焊在焊接过程中利用定向高速运动的电子束流撞击工件使动能转化为热能而使工件熔化，形成焊缝。电子束能量密度高达108瓦/厘米2，能把焊件金属迅速加热到很高温度，因而能熔化任何难熔金属与合金。它不需要填充材料，一般在真空中进行焊接，焊缝纯净、光洁、无氧化缺陷。

10、焊接机器人

焊接机器人是从事焊接的工业机器人。工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机（Manipulator），具有三个或更多可编程的轴，用于工业自动化领域。为了适应不同的用途，机器人最后一个轴的机械接口，通常是一个连接法兰，可接装不同工具或称末端执行器。焊接机器人就是在工业机器人的末轴法兰装接焊钳或焊（割）枪的，使之能进行焊接，切割或热喷涂。

自动焊接设备系统组成自动焊接设备包括焊接能源设备、焊接机头和焊接控制系统。

1、焊接能源设备用于提供焊接所需的能量。常用的是各种弧焊电源，也称电焊机。它的空载电压为60~100伏，工作电压为25~45伏特，输出电流为50~1000安。手工电弧焊时，弧长常发生变化，引起焊接电压变化。为使焊接电流稳定，所用弧焊电源的外特性应是陡降的，即随着输出电压的变化，输出电流的变化应很小。

熔化极气体保护电弧焊和埋弧焊可采用平特性电源，它的输出电压在电流变化时变化很小。弧焊电源一般有弧焊变压器、直流弧焊发电机和弧焊整流器。弧焊变压器提供的是交流电，应用较广。直流弧焊发电机提供直流电，制造较复杂，消耗材料较多且效率较低，有渐被弧焊整流器取代的趋势。弧焊整流器是20世纪50年代发展起来的直流弧焊电源，采用硅二极管或可控硅作整流器。

60年代出现的用大功率晶体管组成的晶体管式弧焊电源，能获得较高的控制精度和优良的性能，但成本较高。电阻焊的焊接能源设备中较简单的是电阻焊变压器，空载电压范围为1~36伏，电流从几千到几万安。配用这种焊接能源设备的焊机称为交流电阻焊机。其他还有低频电阻焊机、直流脉冲电阻焊机、电容储能电阻焊机和次级整流电阻焊机

2、焊接机头它的作用是将焊接能源设备输出的能量转换成焊接热，并不断送进焊接材料，同时机头自身向前移动，实现焊接。手工电弧焊用的电焊钳，随电焊条的熔化，须不断手动向下送进电焊条，并向前移动形成焊缝。自动焊接机有自动送进焊丝机构，并有机头行走机构使机头向前移动。

常用的有小车式和悬挂式机头两种。电阻点焊和凸焊的焊接机头是电极及其加压机构，用以对工件施加压力和通电。缝焊另有传动机构，以带动工件移动。对焊时需要有静、动夹具和夹具夹紧机构，以及移动夹具和顶锻机构。

3、焊接控制系统它的作用是控制整个焊接过程，包括控制焊接程序和焊接规范参数。一般的交流弧焊机没有控制系统。高效或精密焊机用电子电路、数字电路和微处理机控制。

自动化焊接设备构成1、焊接电源，其输出功率和焊接特性应与拟用的焊接工艺方法相匹配，并装有与主控制器相连接的接口

2、送丝机及其控制与调速系统，对于送丝速度控制精度要求较高送丝机，其控制电路应加测速反馈

3、焊接机头用其移动机构，其由焊接机头，焊接机头支承架，悬挂式拖板等组成，地于精密型焊头机构，其驱动系统应采用装有编码器的伺服电动机

4、焊件移动或变位机构，如焊接滚轮架，头尾架翻转机，回转平台和变位机等，精密型的移动变位机构应配伺服电动机驱动

5、焊件夹紧机构。

6、主控制器，亦称系统控制器，主要用于各组成部分的联动控制，焊接程序的控制，主要焊接参数的设定，调整和显示。必要时可扩展故障诊断和人机对话等控制功能。

7、计算机软件，焊接设备中常用的计算机软件有：编程软件，功能软件，工艺方法软件和专家系统等

8、焊头导向或跟踪机构，弧压自动控制器，焊枪横摆器和监控系统

9、辅助装置，如送丝系统，循环水冷系统、焊剂回收输送装置、焊丝支架、电缆软管及拖链机构结构设计电气控制设计三大部分。

10、焊接机器人，又称机械手臂，是自动化焊接设备的重要组成部分。其主要工作包括：焊接、切割、热喷涂、搬运等。

优点：

速度快、深度大、变形小。

能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。例如，激光通过电磁场，光束不会偏移；激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊，并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。

可焊接难熔材料如钛、石英等，并能对异性材料施焊，效果良好。

激光聚焦后，功率密度高，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：1，最高可达10：1。

可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑，且能精确定位，可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。

缺点：

要求焊件装配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移。这是因为激光聚焦后光斑尺雨寸小，焊缝窄，为加填充金属材料。若工件装配精度或光束定位精度达不到要求，很容易造成焊接缺憾。

激光器及其相关系统的成本较高，一次性投资较大。

激光焊接，是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。是激光材料加工技术应用的重要方面之一。一般采用连续激光光束完成材料的连接，其冶金物理过程与电子束焊接极为相似，即能量转换机制是通过“小孔”（Key-hole）结构来完成的。孔腔内平衡温度达2500 0C左右，热量从这个高温孔腔外壁传递出来，使包围着这个孔腔四周的金属熔化。小孔内充满在光束照射下壁体材料连续蒸发产生的高温蒸汽，光束不断进入小孔，小孔外的材料在连续流动，随着光束移动，小孔始终处于流动的稳定状态。熔融金属充填着小孔移开后留下的空隙并随之冷凝，焊缝于是形成。

（1）焊件位置需非常精确，务必在激光束的聚焦范围内。

（2）焊件需使用夹治具时，必须确保焊件的最终位置需与激光束将冲击的焊点对准。

（3）最大可焊厚度受到限制渗透厚度远超过19mm的工件，生产线上不适合使用激光焊接。

（4）高反射性及高导热性材料如铝、铜及其合金等，焊接性会受激光所改变。

（5）当进行中能量至高能量的激光束焊接时，需使用等离子控制器将熔池周围的离子化气体驱除，以确保焊道的再出现。

（6）能量转换效率太低，通常低于10%。

（7）焊道快速凝固，可能有气孔及脆化的顾虑。

（8）设备昂贵。

为了消除或减少激光焊接的缺陷,更好地应用这一优秀的焊接方法,提出了一些用其它热源与激光进行复合焊接的工艺,主要有激光与电弧、激光与等离子弧、激光与感应热源复合焊接、双激光束焊接以及多光束激光焊接等。此外还提出了各种辅助工艺措施，如激光填丝焊（可细分为冷丝焊和热丝焊）、外加磁场辅助增强激光焊、保护气控制熔池深度激光焊、激光辅助搅拌摩擦焊等。

(1)功率密度。功率密度是激光加工中最关键的参数之一。采用较高的功率密度，在微秒时间范围内，表层即可加热至沸点，产生大量汽化。因此，高功率密度对于材料去除加工，如打孔、切割、雕刻有利。对于较低功率密度，表层温度达到沸点需要经历数毫秒，在表层汽化前，底层达到熔点，易形成良好的熔融焊接。因此，在传导型激光焊接中，功率密度在范围在10^4~10^6W/CM^2。

(2)激光脉冲波形。激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题，尤其对于薄片焊接更为重要。当高强度激光束射至材料表面，金属表面将会有60~98%的激光能量反射而损失掉，且反射率随表面温度变化。在一个激光脉冲作用期间内，金属反射率的变化很大。

(3)激光脉冲宽度。脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一，它既是区别于材料去除和材料熔化的重要参数，也是决定加工设备造价及体积的关键参数。

(4)离焦量对焊接质量的影响。激光焊接通常需要一定的离做文章一，因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高，容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上，功率密度分布相对均匀。离焦方式有两种：正离焦与负离焦。焦平面位于工件上方为正离焦，反之为负离焦。按几何光学理论，当正负离焦平面与焊接平面距离相等时，所对应平面上功率密度近似相同，但实际上所获得的熔池形状不同。负离焦时，可获得更大的熔深，这与熔池的形成过程有关。实验表明，激光加热50~200us材料开始熔化，形成液相金属并出现问分汽化，形成市压蒸汽，并以极高的速度喷射，发出耀眼的白光。与此同时，高浓度汽体使液相金属运动至熔池边缘，在熔池中心形成凹陷。当负离焦时，材料内部功率密度比表面还高，易形成更强的熔化、汽化，使光能向材料更深处传递。所以在实际应用中，当要求熔深较大时，采用负离焦；焊接薄材料时，宜用正离焦。

摘要：电子束焊接具有它独特的优点，应用广泛。为了得到高质量的焊缝，需要注意诸多问题。本文通过对实际例子的论述和分析，讨论了影响电子束焊接质量的一些工艺因素，如焊缝结构设计、工装模具、焊接参数、电子束斑点位置、预热和退火、填充材料以及电子束跟踪焊接等。

关键词：电子束焊接质量工艺因素

1引言

电子束焊接（Electron Beam Welding—EBW）技术是高能束（High Energy Density Beam—HEDB）加工技术的一个重要组成部分，与激光焊接相比各有优点[1]。电子束焊接除了具有输入能量密度高、加热面积小、焊接速度快、焊缝热影响区窄、工件变形小等特点之外，还具有电子束穿透深、焊缝深宽比大、电子束控制方便以及真空环境中的焊缝不受污染等特点[2]。电子束焊接适于精密焊接、穿透及深度（大厚度工件）焊接、高效率焊接和特殊焊接等。作为热加工手段之一，电子束焊接技术已经比较成熟，但又有良好的发展势头，有关机理、自动化程度、质量监控、应用领域等研究内容尚在不断进步。

我们从二十世纪六十年代开始进行电子束焊接工艺及应用研究，涉及的材料有高熔点金属、高弹性合金、可伐合金、不锈钢、高强钢、有色金属及其合金和陶瓷等非金属材料；涉及的工件结构多种多样，以中小型精密零件为主。三十多年来已取得多项科技成果。本文试图从一些具体工件的焊接实例入手（以本单位的应用范例为主）讨论影响电子束焊接质量的几个工艺因素。

2焊缝结构及配合间隙

在焊接实践中，会碰到形形色色的工件，焊缝结构也各不相同，但总体上可分为：对焊缝、端焊缝、角焊缝（包括穿透焊缝），或区分为直线焊缝、环线焊缝、曲线焊缝、点焊缝，还有等截面焊缝和变截面焊缝等。为了达到最佳焊接效果，焊缝结构和配合间隙的设计至关重要，既要考虑工件（部件）在整机中的作用，又必须满足被焊材料可焊性和具体焊接工艺的要求。所以在实施焊接之前，应该与工程设计人员共同讨论焊接件的焊缝结构，或通过工艺试验确定合理的结构与间隙尺寸。

3工装模具

为了将被焊接的工件置于焊机之中，工装模具（夹具）直接影响焊接的实施效果，从一定意义上讲，模具的正确设计是焊接工作成功的一半。

（1）夹持作用。夹具的正确运用关系到焊接的精度，一个合理的夹具既要保证工件的正确装配，又要考虑到电子束的可达性。对于易变形的工件，在夹持（或顶紧）时，压力要适中，可以用合适的弹簧起缓冲作用。

（2）散热作用。对于易破碎或热敏的工件，夹具的散热作用不可忽视，如图1是一种光电器件，其中玻璃管壳与金属管壳、纤维屏玻璃与窗架盘均已经完成封接或粘接，最后一道封口用电子束焊接。前二道焊缝均受不得热冲击，所以在电子束焊接时要有一个合适的夹具，以帮助散热。在设计和选材时要注意：夹具与工件的配合要好，接触面要大；材料用热传导较好的材料，如纯铜。

（3）合拢作用。有的工件属于空腔型，如空心球体，只有通过焊接手段才能够制成。电子束的焊接精度高，配以适当的合拢模具，将两个半球在焊接室内合扰后施焊，可以获得满意的结果，如用图2所示的专用模具即可。这种焊接过程，既能够获得内腔呈真空状态的目的；而且又可以保证焊接时不会发生焊缝溅射问题（如果事先在焊接室外合扰，内腔空气不易抽出，焊接时熔池会发生溅射现象）。

4焊接参数

根据被焊工件的材料、尺寸及结构选取相应的工艺参数是焊接工作的主要内容。

（1）焊接功率的影响。电子束的焊接功率指：

P=U·I

式中P—功率（w），U—电压（kV），I—束流（mA）它直接影响焊接的熔深，随着焊接功率的增大，焊接熔深呈线性增大，如图3所示。

从加速电压的高低区分，高压焊机（如150kV）的电子束穿透能力更强，与低中压焊机相比，同等功率时焊接熔深会大一些；但亦有一种观点认为焊接熔深取决于电子枪的性能。

（2）焊接线能量的影响。焊接线能量指：

E=P/S

式中E—线能量（J/mm），P—功率（w），S—焊速（mm/s）

焊接线能量的输入大小对焊缝的成型起很大作用，如可以获得焊缝的最佳深宽比。另外，快速焊接时工件变形较小；慢速焊接可防止高强钢等工件产生裂纹。

高碳钢焊接之后会产生裂纹，这是由于它的组织结构变化所致（如形成马氏体的时间长，它的膨胀力与冷却收缩不平衡）。据报导[3]，钢的含碳量（C）小于035%是安全的，焊接时不会产生裂纹；当C量增加，为了避免出现裂纹，需要采取相应的措施，其中之一可以将焊接速度降低，以减慢冷却速率，此时容易获得良好焊缝。C量高甚者则需要预热、退火或填丝焊等其它办法。

（3）临界焊接参数的作用。我们在进行薄件和高精度工件的焊接工艺试验时，发现它的焊接参数非常严格，偏大或偏小均会导致失败，将此参数称之谓临界焊接参数。如图4所示应变传感器焊接[4]，需要将基片（厚015mm）与细管（φ1mm，厚01—015mm）在外侧相焊。这是一个难度较大的工艺问题，我们采用半穿透焊接，可以减小基片的变形。此时的焊接参数不能过大，不然全穿透焊接除了变形增大，还会造成细管内部MgO粉的溅射；参数过小时焊接强度太低或焊接不成。这种焊接情况，工艺参数非常临界。

5电子束焦斑及轰击部位

电子束焊接的一大特点是焊缝窄、熔深大，这是由于电子焦斑可聚焦得很细，一般焦点直径在05—1mm左右（取决于电子束功率大小）。

（1）常规焊接。电子束焊接工件时，一般情况下将电子束焦斑调到最佳状态，即束斑聚焦在工件表面（对于厚度较大的工件，焦点位置控制到工件内部）。电子束轰击的部位则是在工件的接触缝（焊缝）上。

（2）束斑略偏于焊缝一侧的焊接。对于某些情况或工件，能否取得焊接的成功，电子束的轰击部位起着关键作用。如厚薄不均的工件，电子束轰击应偏于厚工件一侧；熔点各异的工件，电子束轰击则应偏于熔点较高的工件一侧。有些特殊的工件，更要视具体情况而定，例如多孔钨与钼的焊接，虽然钨的熔点较高，但为了能够获得光滑的焊缝，电子束轰击偏于钼材，使钼件局部熔融后流附到多孔钨表面和内部（表层）[5]。

又如铌与钼焊接，电子束轰击部位与焊缝的强度密切相关，如果轰击于焊缝正中，则它的强度为666N/mm2，属于沿晶断裂（图5（a））；如果电子束轰击偏于Nb侧约02mm，则焊接强度大于2795N/mm2，呈穿晶断裂（图5（b））。

这是由于Nb具有良好塑性和一定吸气能力，会使晶界上气体成分减少，焊缝质量较高；而钼的晶格再结晶后晶粒粗大，加之晶界杂质影响，钼熔焊后呈脆性[5]。

（3）电子束散焦焊接。对于某些工件的焊接，电子束略为散焦效果更佳，如网状工件的焊接，如果电子束聚焦得过细，焊接时工件易被切断。

6预热和退火

对于某些材料或结构件的焊接，为了防止裂纹的产生，对被焊接的工件需要进行预热或焊后退火处理。

（1）电子束预热和退火。利用较小功率并且散焦的电子束轰击工件，使工件具有一定的温度，以达到预热或退火的目的。具体工艺（温差）视不同的材料和工件结构而定，因为它亦涉及到材料组织的相变问题。

（2）辅助预热和退火。利用电阻炉或石墨炉来对工件进行预热和退火。我们在进行陶瓷与金属的焊接工艺试验时，化了比较大的精力于电阻炉的试制（图6）及预热退火工艺的操作（图7）。最终达到了良好效果，取得了陶瓷与金属焊接的成功[6]。

7添加材料（填丝）

通常电子束焊接不用任何焊料，但是对于某些特殊结构的工件和某些异种材料，为了取得焊接的成功，除了采用电子束轰击偏于焊缝一侧等方法之外，还可以添加第三种材料，即用填丝的方法。

（1）钎焊。这里用的第三种材料起到钎料的作用，即此材料熔化后将两个零件粘接在一起，或使焊缝两侧表层有一些扩散作用，此时工件基材尚未熔化。如图8所示的小齿轮焊接，为了防止齿与轴的变形过大，电子束轰击仅使钎料（银铜钎料）熔化，将小齿轮与轴粘接起来，联接强度达到设计要求（扭矩强度大于118Ncm），同时变形量很小（轴的跳动量小于005mm）。

（2）填丝焊接。对于可焊性较差的异种材料，为了不致出现裂纹，能够得到良好的金相组织，可以在焊缝中添加一种填充材料，以起到过渡作用，焊接时此材料与局部基材均同时熔化。焊缝的硬度、合金元素的组成和微观结构，取决于焊接参数和所用的填充材料。这种填充材料形状呈丝状或片状；自动填丝焊机则利用送丝机构进行填丝熔融焊接。填充材料的成份视被焊工件的材料而定，必须考虑到能与基材形成合适的组成（如固溶体等），例如镍基材料、银基材料、硅铝材料等。

8其它因素

在实际焊接过程中，为了解决碰到的难道并获得良好的焊接性能，还有许多因素需要注意，虽然对于每一个工件而言，不一定必须面面俱到，但对于某些情况还是有作用的。

81真空度的影响

按工件所在焊接室的真空度的不同，可分为高真空、低真空（包括局部低真空）、非真空（局部保护气氛）焊接。工件的焊缝深度以及焊缝质量是有很大区别的。选用何种状态焊接，视被焊工件的材料和结构等而定。

82电子束跟踪焊接

对于曲线焊缝或偏斜焊缝，用电子束自动跟踪焊缝的焊接方法是比较合适的。它是利用电子束在焊缝的前方以极快的速度进行探测扫描，收取焊缝两侧的二次电子作为信号，来控制跟踪焊缝（电子束偏移或工作台移动）。我们在试验时，利用记忆示波器拍摄到了正常运行时的二次电子信号电压波形照片，同时获得了焊接曲线焊缝的成功（图9）。

83电子束偏摆焊接

有时可将被焊工件固定在工作台上，利用程控的偏摆电子束环绕被焊件的焊缝进行焊接，它适用于尺寸较小、厚度较薄工件的对称焊缝，如图10所示的方波导与法兰的焊接。此工作过程比较简单，适用于多工位装置的多工件焊接，对提高生产效率有一定帮助。

84电子束扫描焊接

对于厚度较大的工件，为了使焊缝熔池内的气体能够充分排出，以减少焊缝中的气孔或裂纹，利用扫描电子束是很有意义的。它实质上是一种电子束搅动焊缝熔池的作用，从而使气体排出。有时为了取得异种材料焊接成功，亦可以进行扫描焊接。电子束扫描的波形、频率和幅度等因素视具体情况而定。

85脉冲焊接

为了防止被焊工件过热和达到其它特殊目的（如提高薄件焊缝的深宽比），利用脉冲电子束焊接是很合适的。通过试验来确定束流峰值、脉冲宽度、重复频率、平均输入功率及焊接速度等参数。

86修饰焊接

有些工件的焊缝需要有较高的光洁度或有其它原因，可以采用修饰焊接的工艺过程。一般讲，修饰焊的电子束功率密度低于实际焊接的功率密率。

9结束语

电子束焊接是一种高技术加工手段，属于先进制造技术，焊接设备（焊机）越来越先进；但作为一项工艺技术，影响焊接质量的因素则需要在实践中探索并给予综合分析。

我们通过长期的试验和应用研究，找到了一些通用规律和特殊的经验，虽然不可能包罗全部，但对于从事电子束焊接工作者，可能会有一些帮助。

参考文献

1林世昌，丘宁茂。电子束焊接技术的某些应用前景及与激光焊接的综合比较。中国电工技术学会第六届学术会议论文集，1999,北京，p467—472

2Schultz H Electron beam welding Abington Publising，Cambridge England,1993

3Setsuji Minehisal，et al Proceedings of the International Conference of the International Institute of Welding,1986，Tokyo Japan

4Lin Shichang （林世昌）,Fan Binglin （范炳林）,Hu Zongyao（胡宗耀），Wang Xiumel（王秀梅），Zhang Yansheng（张燕生）Packaging technology of ultrathin film sensors by electron beam welding Sensors and Actuators， 1993（35），p283-285

5Lin Shichang （林世昌），Fan Binglin（范炳林），Guan Zuoyoa（管祚尧）。Proceedings of the International Conference of the IIW，1896，Tokyo JapanElectron and Laser Beam Welding Pergamon Press，1986，p227—235

6Lin Shichang （林世昌），Xiao Naiyuan（肖乃元）。Proceedings of 4th International Colloquium on Welding and Melting by Electron and Laser BeamCannes France，1988，p251—258

作者简介：

林世昌中国科学院电子学研究所研究员，中国电工技术学会理事并电子束离子束专委会主任委员，中国电子学会资深委委员并焊接专委会副主任委员，中国焊接学会高能束及特种焊接专委会委员。(end)

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