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1、电子束焊接（EBW）（第二章 电子束焊接原理及设备）张秉刚哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室,1,电子束焊接（EBW）1,2.1 电子光学基础,2.1.1 电子的发射,（1）空间电荷限制发射,（2）温度限制发射,（3）肖特基发射,2,2.1 电子光学基础2.1.1 电子的发射（1）空间电荷,2.1 电子光学基础,（1）空间电荷限制发射,查理朗缪尔定律：,V加到A、C之间的电位dA和C之间距离k1由被拉出的粒子特性决定的常数,3,2.1 电子光学基础（1）空间电荷限制发射查理朗缪尔,2.1 电子光学基础,（2）温度限制发射,李查生道斯曼公式:,k2常数；0阴极金属的逸出功T阴极温度e电
2、子电荷k玻尔兹曼常数,4,2.1 电子光学基础（2）温度限制发射李查生道斯曼公,2.1 电子光学基础,（3）肖特基发射,肖特基定律 :,k3常数；E阴极前面的电场值,电子束由电子枪的阴极发射，通常是空间电荷限制发射或温度限制发射。,5,2.1 电子光学基础（3）肖特基发射肖特基定律 :k3,2.1 电子光学基础,2.1.2 电子的场致运动,（1）电子在电场中的运动,6,2.1 电子光学基础2.1.2 电子的场致运动（1）电子,2.1 电子光学基础,（2）电子在磁场中的运动,7,2.1 电子光学基础（2）电子在磁场中的运动7,2.2 电子束焊接原理,1阴极；,三级电子枪结构示意图,2.2.1电子
3、束形成,2偏压电极；,3阳极；,4聚焦线圈；,5偏转线圈；,6工件；,7电子束；,Ub加速电压；,UB偏压；,8,2.2 电子束焊接原理1阴极；三级电子枪结构示意图8,(1) 电子束焊接加热特点,(3) 电子束焊接深穿入式焊缝形成机制,(2) 电子束焊缝形成方式,熔化和深穿入式成形,2.2.2 电子束焊缝形成,功率密度高和束精确快速可控性,2.2 电子束焊接原理,过程演示,9,(1) 电子束焊接加热特点(3) 电子束焊接深穿入式焊缝形成,电子束深穿入过程示意图,2.2 电子束焊接原理,10,电子束深穿入过程示意图2.2 电子束焊接原理10,2.2.3 电子束输入功率分配,We=W1+W2+W3
4、+W4,2.2 电子束焊接原理,简化为：,WeW1+W2,11,2.2.3 电子束输入功率分配We=W1+W2+W3+W4,2.2.4 电子束焊接熔池受力分析,Fe + Fa Fs + Fg,2.2 电子束焊接原理,简化为：,Fa Fs + Fg,12,2.2.4 电子束焊接熔池受力分析Fe + Fa Fs,(1) 主要生产研制机构,2.3.1 电子束焊接设备分类,2.3 电子束焊接设备,德国PTR和IGM公司、PROBEAM公司,法国TECHMETA（泰克米特）公司,英国的CVE公司,乌克兰巴东焊接研究所,北京航空工艺研究所,中科院沈阳金属所,桂林电器科学研究所,13,2.3 电子束焊接设备
5、德国PTR和IGM公司、PROBEA,(2) 分类,按照真空室压力:高真空电子束焊机低真空电子束焊机非真空电子束焊机按照加速电压:高压型电子束焊机中压型电子束焊机低压型电子束焊机按照电子枪固定方式:动枪式电子束焊机定枪式电子束焊机,2.3 电子束焊接设备,14,(2) 分类 2.3 电,2.3.2真空电子束焊机的组成及工作原理,(1) 真空电子束焊机基本构成,2.3 电子束焊接设备,15,2.3.2真空电子束焊机的组成及工作原理2.3 电子束焊接,1）电子枪构成及作用原理,(2)真空电子束焊机工作原理,2.3 电子束焊接设备,电子枪有四个作用,工作原理,阴极材料的选择,阴极加热方式,阴极结构设
6、计,2）真空电子束焊机工作过程,16,1）电子枪构成及作用原理,电子发射形式,17,电子发射形式17,18,18,德国PTR公司生产的ebw3000/15-150CNC型电子束焊机 真空室:1.7m1.25m 1.45m ; 额定功率:15KW;额定电压:150KV,19,德国PTR公司生产的ebw3000/15-150CNC型电子,法国TECHMETA公司,MEDARD 43型:Chamber dimensions:500 500500;Operating voltage:60KV;Power:6KW,LARA 52型:Chamber dimensions:350600800;Operating voltage:60KV;Power:30KW,20,法国TECHMETA公司MEDARD 43型:LARA 52,乌克兰巴东电焊研究所,KL110型：2.52.55m/60KW/60KV,21,乌克兰巴东电焊研究所KL110型：21,HDZ3B EB welderPower：3KWAccelerating voltage ：70KVSize of welding chamber：300 x300 x200mm,桂林电科所,22,HDZ3B EB welder桂林电科所22,23,23,24,24,25,25,
