
【化】 electron-beam welding
电子束焊接(Electron Beam Welding, EBW)是一种利用高速电子束轰击工件表面产生热能进行熔接的高精度工艺。其原理是通过真空环境下聚焦的电子束流(能量密度可达$10 sim 10 W/cm$)瞬间熔化金属,形成深宽比大于10:1的焊缝。该技术由德国物理学家Karl-Heinz Steigerwald于1949年首次实现工业化应用,现被收录于《ASM焊接手册》第三卷(ASM Handbook, Volume 3)。
核心特点
工业标准
国际标准化组织ISO 4063:2021将其归类为编号51的焊接工艺,美国焊接学会AWS C7.1M/C7.1:2020标准则规定了电子束参数优化方法。
电子束焊接是一种利用高能电子束作为热源,通过轰击工件实现材料熔接的先进焊接技术。以下从原理、特点、应用等方面进行详细解释:
电子产生与加速
电子枪的阴极(如钨丝)通过热发射释放电子,在高压静电场(通常30-200 kV)作用下加速至光速的0.3-0.7倍,形成高速电子束。
电子束聚焦与偏转
通过电磁透镜和聚焦线圈对发散电子束重新聚焦,形成直径极小的束斑(可精确到微米级),并通过偏转线圈控制束斑位置以适应不同焊缝轨迹。
能量转化与熔池形成
高能电子束轰击工件表面时,动能转化为热能,瞬间熔化金属并形成被液态金属包围的“匙孔”结构。随着电子束移动,液态金属向后流动并冷却凝固,形成深宽比可达50:1的焊缝。
高能量密度
功率密度可达(10 sim 10 , text{W/cm}),远超电弧焊,可一次性焊接厚度达300 mm的材料。
真空环境优势
多数情况下在真空室中进行,避免氧化和杂质污染,焊缝金属纯度极高,适合钛、锆等活性金属焊接。
精密控制
束斑直径和能量可精确调节,适用于微电子元件焊接及0.1 mm薄板与厚板的异种材料连接。
该技术由德国物理学家卡尔-海因茨·施泰格瓦尔德于1949年研发,最初用于电子显微镜改造。
如需更完整信息,可参考、4、5、7等来源。
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