随着电子束焊工艺及设备的发展,特别是近年来工业应用中对高精度、高质量连接技术需求的不断扩大,电子束焊在航空、航天、核能、兵器、电子、能源、汽车制造、纺织、机械等许多工业领域已经获得了广泛的应用。
在能源工业中,各种压缩机转子、鼓筒轴、叶轮组件、仪表膜盒等;在核能工业中,反应堆壳体、送料控制系统部件、热交换器等;在飞机制造业中,发动机机座、转子部件、起落架等;在化工和金属结构制造业中,高压容器壳体等;在汽车制造业中,齿轮组合体、后桥、传动箱体等;在仪器制造业中,各种膜片、继电器外壳、异种金属的接头等都成功地应用了电子束焊。
图19-35 膜盒等传感元件
图19-35中所示的膜盒是压力传感器的重要元件,原工艺是钎焊,工序复杂(清理——→镀锡——→清理焊剂——→高频焊——→抽真空——→封堵)。改用电子束焊接后工序简化为清理——→焊接。生产效率和产品质量都得到了提高。有的传感元件,要在距真空镀膜的敏感元件仅5mm处进行电子束焊,由于热作用小,不影响敏感元件的电阻值。图19-36所示的齿轮结构由精加工的零件组合变为电子束焊组合,焊接变形不超过允许的误差,节省了为加工小齿轮的刀具预留的空问,节约成本,提高效率,减小零件尺寸,这种结构已广泛用于变速器的制造。
图19-36 齿轮的电子束焊
图19-37示出了飞机发动机结构中电子束焊的应用,图中1~10都是焊缝分布的不同位置。目前国际上的发动机制造企业都将电子束焊视为获得高质量产品的先进技术之一。不仅如此,电子束焊已经扩展到飞机的大型结构制造中,如美国先进的F-22战斗机的机体结构,采用的电子束焊焊缝总长超过80m。同样,在航天工业中发动机和结构件都大量采用了电子束焊技术。
是否高效连续生产,是电子束焊在机械制造业中能否应用的关键。已有电子束焊设备安装在生产线中,如齿轮和双金属条带焊接。
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图19-37 飞机发动机制造中电子束焊接的应用
高效率地生产双金属条带是电子束焊的成功应用之一。如图19-38所示,具有两只电子枪的焊接系统,同时将三种金属焊接为一体,根据需要可以将条带从中问剖开,成为两条双金属条带,其最广泛的应用是加工双金属锯条。
电子束焊的一个重要应用场合是修复磨损或损坏的零件。切掉已损坏的部分;安装和焊接一块相应的材料,经焊后热处理及机加工工序,可以修复零件。由于电子束焊接热输入小,焊接变形很小,修复零件的尺寸精度可以保证。特别是用电子束修复价格昂贵的零件(如航空发动机零件),会带来很好的经济效益。
真空室一直是电子束焊技术推广应用的障碍,非真空电子束焊也已在工业中应用,适用于薄板高速(>15m/min)焊接,特别是不等厚接头的焊接。目前世界上建立的最大的非真空焊接工作站(图19-39)的容积为300m3,电子枪在工作室内运动,在工业电视和焊缝跟踪系统的帮助下进行焊接。尽管非真空电子束不需要真空室,但电子枪仍要在射线防护室或无人车问内工作。
图19-38 双金属条带的电子束焊
图19-39 非真空电子束焊工作站示意图
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