不锈钢板真空电子束焊接工艺研究.docx

题目： 不锈钢板真空电子束焊接工艺研究 系部： 机械工程学院 专业： 焊接技术及自动化 指导教师： 隗东伟 班级：焊接技术及自动化 姓名： 王伟楠 摘 要真空电子束焊接不锈钢时，具有焊缝化学成分纯净，穿透能力强，焊接接头强度高、质量好；所需线能量小，而焊接速度高，因此焊接的热影响区小、焊接变形小；可防止熔化金属受氧化等优点。本次研究针对不锈钢薄板真空电子束的焊接工艺进行探讨和研究，针对不锈钢的应用情况，分析不锈钢的焊接性，通过对焊接接头的质量分析，正确编制真空电子束焊接工艺，能够正确操作真空电子束焊接设备进行焊接，通过分析焊接接头质量得出相关的数据，通过焊接试验不断修正焊接工艺参数，从而提高改善焊接接头的质量，得出不锈钢薄板最佳的焊接工艺参数，整理有关数据给出结论，这样对于提高不锈钢薄板真空电子束焊接质量具有重要的意义。关键词：真空电子束焊接 不锈钢 焊接工艺1．前言 在不锈钢的应用中对不锈钢结构进行焊接和切割是不可避免的。由于不锈钢本身所具有的特性，与普碳钢相比不锈钢的焊接及切割有着其特殊性，更易在其焊接接头及其热影响区（HAZ）产生各种缺陷。焊接时要特别注意不锈钢的物理性质。例如奥氏体型不锈钢的热膨胀系数是不锈钢和高铬系不锈钢的1.5倍；导热系数约是不锈钢的1/3，而高铬系不锈钢的导热系数约是不锈钢的1/2；比电阻是不锈钢的4倍以上，而高铬系不锈钢是低碳钢的3倍。这些条件加上金属的密度、表面张力、磁性等条件都对焊接条件产生影响。本文的研究对象是不锈钢厚板真空电子束焊接。真空电子束焊接是利用定向高速运动的电子束流撞击工件是动能转化为热能而使工件真空电子束焊接已广泛用于汽车、航空、航天、核工业等行业，现已发展到石油、化工、机械仪表仪器、精密加工等行业。不锈钢是近代工业中使用最早、用量最大的基本材料。目前不锈钢的产量在各国钢的总产量的比重约为80%，它不仅广泛应用于建筑、桥梁、铁道车辆船舶等各种机械制造，而且在近代的石油化学工业、海洋开发等方面，也得到大量使用。2．真空电子束焊接技术2.1真空电子束焊接技术的工作原理真空电子束焊是利用空间定向高速运动的电子束撞击工件表面后，将部分动能转化成热能，使被焊金属熔化、冷凝、结晶而形成焊缝，作为组成物质的基本粒子，电子是一个传导能量的极好的介质。当电子受到阻挡减速后，电子以热能的方式精确的在作用点释放能量。而周围的材料依然保持原来的冷状态。由于具有深度熔化的效应，所以能够加工出非常窄非常深的焊缝。电子束可以很容易的进行偏转，因此能够对其进行精确的控制。其原理示意见图1如下： 图1 电子束焊接原理示意图 2.2真空电子束焊接技术的特点?电子束焊（electronic?beam?welding）是高能量密度的焊接方法，它利用空间定向高速运动的电子束，撞击工件表面并将动能转化为热能，使被焊金属迅速融化和蒸发。在高压金属蒸汽的作用下，融化的金属被排开，电子束能继续撞击深处的固态金属，很快在被焊工件上钻出一个锁形小孔，表层的高温还可以向焊件深层传导。随着电子束与工件的相对移动，液态金属沿小孔周围流向熔池后部，冷却结晶后形成焊缝。提高电子束的功率密度可以增加穿透厚度，电子束焊的最大优点是具有深熔透效应。电子束焊的优点（1）加热功率密度大：电子束焦点处的功率密度可达310～510KW/2cm，比普通电弧功率密度高100～1000倍。?（2）焊缝深宽比大：通常电弧焊的深宽比很难超过2，电子束焊的深宽比在50：1以上。电子束焊比电弧焊可节约大量填充金属和电能，可实现高深宽比的焊接。?（3）焊接速度快和焊缝物理性能好：电子束焊速度快和能量集中，融化和凝固快，热影响区小，焊接变形小。?（4）焊缝纯度高：真快电子束焊的真空度一般为4510Pa，这种焊接方式尤其适合焊接钛及钛合金等活性材料。?（5）工艺参数调节范围广和适应性强：电子束焊的工艺参数可独立地在很宽的范围内调节，控制灵活，适应性强，再现性好；而且电子束焊的焊接参数易于实现机械化、自动化控制，提高了产品质量的稳定性。（6）可焊材料多：不仅可焊钢铁材料、有色金属和一种金属材料的接头，也可焊无机非金属材料和复合材料，如陶瓷、石英玻璃等电子束焊的缺点?（1）设备复杂，价格贵，使用维护技术要求高。?（2）焊接装备要求高，焊接尺寸受真空室大小的限制。（3）需防护X射线。2.3.2影响焊缝成形的因素(1)焊接电流：在其他条件一定的情况下，随着电弧焊接电流增加，焊缝的熔深和余高均增加，熔宽略有增加。(2)电压：在其他条件一定的情况下，提高电弧电压，电弧功率相应增加，焊件输入的热量有所增加。但是电弧电压增加是通过增加电弧长来实现的，电弧长度增加使得电弧热源半径增大，电弧散热增加，输入焊件的能量密度减小，因此熔深略有减小而熔深增大。同时，由于焊接电流不变