
【化】 electron-beam welding
電子束焊接(Electron Beam Welding, EBW)是一種利用高速電子束轟擊工件表面産生熱能進行熔接的高精度工藝。其原理是通過真空環境下聚焦的電子束流(能量密度可達$10 sim 10 W/cm$)瞬間熔化金屬,形成深寬比大于10:1的焊縫。該技術由德國物理學家Karl-Heinz Steigerwald于1949年首次實現工業化應用,現被收錄于《ASM焊接手冊》第三卷(ASM Handbook, Volume 3)。
核心特點
工業标準
國際标準化組織ISO 4063:2021将其歸類為編號51的焊接工藝,美國焊接學會AWS C7.1M/C7.1:2020标準則規定了電子束參數優化方法。
電子束焊接是一種利用高能電子束作為熱源,通過轟擊工件實現材料熔接的先進焊接技術。以下從原理、特點、應用等方面進行詳細解釋:
電子産生與加速
電子槍的陰極(如鎢絲)通過熱發射釋放電子,在高壓靜電場(通常30-200 kV)作用下加速至光速的0.3-0.7倍,形成高速電子束。
電子束聚焦與偏轉
通過電磁透鏡和聚焦線圈對發散電子束重新聚焦,形成直徑極小的束斑(可精确到微米級),并通過偏轉線圈控制束斑位置以適應不同焊縫軌迹。
能量轉化與熔池形成
高能電子束轟擊工件表面時,動能轉化為熱能,瞬間熔化金屬并形成被液态金屬包圍的“匙孔”結構。隨着電子束移動,液态金屬向後流動并冷卻凝固,形成深寬比可達50:1的焊縫。
高能量密度
功率密度可達(10 sim 10 , text{W/cm}),遠超電弧焊,可一次性焊接厚度達300 mm的材料。
真空環境優勢
多數情況下在真空室中進行,避免氧化和雜質污染,焊縫金屬純度極高,適合钛、锆等活性金屬焊接。
精密控制
束斑直徑和能量可精确調節,適用于微電子元件焊接及0.1 mm薄闆與厚闆的異種材料連接。
該技術由德國物理學家卡爾-海因茨·施泰格瓦爾德于1949年研發,最初用于電子顯微鏡改造。
如需更完整信息,可參考、4、5、7等來源。
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