在焊接過(guò)程中采用電子束掃描可以加寬焊縫降低熔池冷卻速度,消除熔透不均等缺陷,降低對(duì)接頭準(zhǔn)備的要求。電子束掃描是通過(guò)改變偏轉(zhuǎn)線圈的激磁電流,從而使橫向磁場(chǎng)變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。常用的電子束掃描圖形有正弦形、圓形、矩形、鋸齒形等。通常電子束掃描頻率為100~1000Hz。電子束偏轉(zhuǎn)角度為2°~5°。電子束掃描還可用來(lái)檢測(cè)接縫的位置和實(shí)現(xiàn)焊縫跟蹤,此時(shí)電子束的掃描速度可以高達(dá)50~100m/s,掃描頻率可達(dá)20kHz。在焊接大厚度工件時(shí)為了防止焊接所產(chǎn)生的大量金屬蒸氣和離子直接侵入電子槍可設(shè)置電子束偏轉(zhuǎn)裝置。使電子槍軸線與工件表面的垂直方向成5°~90°夾角,這對(duì)于大量生產(chǎn)中電子槍工作穩(wěn)定是十分有利的。
電子束焊的分類方法很多。按被焊工件所處的環(huán)境的真空度可分為三種:高真空電子束焊,低真空電子束焊和非真空電子束焊。
高真空電子束焊是在10-4~10-1Pa的壓強(qiáng)下進(jìn)行的。良好的真空條件,可以對(duì)熔池的“保護(hù)”防止金屬元素的氧化和燒損,適用于活性金屬、難熔金屬和質(zhì)量要求高的工件的焊接。
低真空電子束焊是在10-1~10Pa的壓強(qiáng)下進(jìn)行的。壓強(qiáng)為4Pa時(shí)束流密度及其相應(yīng)的功率密度的大值與高真空的大值相差很小。因此,低真空電子束焊也具有束流密度和功率密度高的特點(diǎn)。由于只需抽到低真空,明顯地縮短了抽真空時(shí)間,提高了生產(chǎn)率,適用于批量大的零件的焊接和在生產(chǎn)線上使用。
在非真空電子束焊機(jī)中,電子束仍是在高真空條件下產(chǎn)生的,然后穿過(guò)一組光闌、氣阻和若干級(jí)預(yù)真空小室,射到處于大氣壓力下的工件上。在壓強(qiáng)增加到7~15Pa時(shí),由于散射,電子束功率密度明顯下降。在大氣壓下,電子束散射更加強(qiáng)烈。即使將電子槍的工作距離限制在20~50mm,焊縫深寬比大也只能達(dá)到5:1。目前,非真空電子束焊接能夠達(dá)到的大熔深為30mm。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是不需真空室,因而可以焊接尺寸大的工件,生產(chǎn)率較高。
由于焊縫及其熱影響區(qū)發(fā)生了復(fù)雜的物理化學(xué)變化,其組織成分和性能已不同于母材,所以焊接后一般要通過(guò)熱處理來(lái)改善焊縫和熱影響區(qū)的組織,消除殘余應(yīng)力,促使殘余的氫逸出,從而提高焊接接頭的韌性,增強(qiáng)零件抵抗應(yīng)力腐蝕的能力,零件形狀和尺寸的長(zhǎng)期穩(wěn)定。