1、电子束焊接室真空度不良整改报告、 电子束焊简介电子束焊接能量密度高达 300500KW/mm2 ，焊接穿透能力强，焊透率高， 焊缝均匀、工件热变形小、 焊接质 量高而稳定，具有结构紧凑，体积小、节能环保等 优点。其中电子束焊机由四个部分组成：电子枪系统、电源系统、真空系统、控制系 统。电子枪采用三级电子枪，可控性好，可在空间电荷限制状态下工作，电子束流通过偏压进行调整和稳定。具有调整速度快、稳定性好、可任意调节焊缝宽度的优点。焊接过程在真空室内完成，该室密封性好，采用 2 级泵抽真空，工作台系伺服控制的可使工件旋转的多轴控制台，能任意设置焊接位置，控制焊 透率。监控系统采用液晶显示屏程序控制，
2、整个焊接过程在液晶显示屏进行完整的显示。用超声波探伤机对焊缝焊接质量进行无损检测，检测灵敏度高，液晶显示屏直接显示检测结果。二、电子束焊工作原理及构成I工作原理电子束焊接是一种高能量密度的熔化焊方法。它是利用空间定向高速运动的电子束，撞 击工件后将部分动能转化为热能，从而使被焊工件熔化，形成焊缝。如下图：1电子枪结构示意图从阴极发射出来的电子，具有不同的初速度。只有初始 动能大于最低电位位能的电子，才能克服阴极表面附近的 负电场而越过最低电位，进入加速 场飞向阳极；而那些初始动能比较 小的电子，在空间电荷的作用下又返回了阴极。在平衡状态下，单位 时间内跑向阳极的电子数加上返回阴极的电子数，等于
3、阴极发射进入空 间的电子数。继续增高阴极温度，则阴极发射增加，空间电荷密度也增加， 这等于加强了阴极表面附近的负电场，受负电位作用返回阴极的 电子数增多，而跑到阳极的电子数却增加微少。 在阴极加热温度低时，阴极发射的电子都可以到达阳极，此时阳极电流取决于阴极发射温度，称为温度限制。这种情况下，阴极加热温度的变化， 对发射电流的影响很大。当加热电压继续加高，空1阴极；2聚束极；3阳极；4聚焦线圈；5偏转线圈；6工件；7电子束；UB偏压；Ub加速电压；阴极结构图2间电荷效应起主要作用，阳极电流受空间电荷限制。加速器的电子枪主要工作在空间电荷限制状态下。 由上可知，电子束焊接与普通的焊接原理存在较大
4、的差异，它是通过电子枪产生电子束聚焦成束使工件结合处表面的金属熔化而连接在一起，焊接位置非常精确。电子束通过无数的电子的复合作用，产生强烈的局部加热，每一个电子本身都各自穿透很短的距离，并以热的形式释放出它的能量，从而熔化材料。电子束有四个基本参数加速电压， 电子束焦点，焊接速度和电子束电流。通过对所有的焊接参数采用高灵敏度闭环回路，如伺服控制能高质量的控制熔深。真空工作室提供了高质量的焊接环境，避免了杂质和污染。电子束焊具有很高的焊接速度，而且不需要填充金属，焊剂或保护气体。电子束的线能量小，因此大大减小了焊接变形和收缩，可以焊接精加工后的工件。电子束 焊一般在高真空（压强为 3*10-5T
5、orr 或更低以下）中进行，但也能在低真空（0.13-13Torr）或者大气压中进行，但随着气体压强的增高，熔深和深宽比都将缩小。根据电子束焊的原理可知,电子束焊几乎可以焊接任何金属。1.电子枪 为 阴极方式，为电子冲 击棒状阴极，最大电子束加速电压60KV，额定电子束功率 4.5KW，电子束电流 5-120mA。2.聚束极 对电子束进行聚束，使之成为电子细束。3、阳极 3在电子束加速电压 60KV 作用下， 电子束飞过阳极加热、熔化工件。4、聚焦磁透镜 对发散的电子束进行聚焦，收束聚焦焦点距离 80-360mm。5、偏转磁透镜 偏向聚焦偏向角 8，可以调整偏向角度。II主要构成电子束焊机主要
6、构成电子束焊机主要组成部分有电子枪、电源系统（包括阴极加热电源、聚束控制电源、加速电源、聚焦 电源、偏 转电源、焊件驱动电源）、 真空系统（包括电子枪真空抽气系统、焊接室真空抽气系统）、控制系统。其中电子枪真空抽气系统两台涡轮分子泵和一台涡轮泵组成，排气速度分别为 180C/min，360C/min，抽真空时，可以使电子枪室真空度达到 4*10-5Torr 或更高。焊接室真空抽气系 统加工室为焊接工件的场所，条件 为真空环境，由两台罗茨泵和两台涡轮泵组成，加工室内真空可达到 7*10-2Torr。 电子枪室和焊接室之间由真空隔断阀相隔离。控制系统主要由轴位置控制系统构成，进行焊接全自动顺序控制
7、及相关参数的检测。四、电子束电子枪室真空度不良原因分析4齿轮结构分为接合子和大齿两部分，通常有二种连接方式，一是当接合子与大齿间的间隙在 2-6mm 以上，留有退刀槽的空 间，可以在同一材料上加工出接合子和大齿；二是间隙很小齿轮总成接合子与大齿间的间隙很小，先分别加工出大齿和接合子两个工件，然后将接合子和大齿通过电子束焊接或花键连接起来。齿轮电子束焊接的基本过程为：装夹工件工作台上升抽真空三点定位焊接（电子束局部加热接合子和齿轮的接合部位的金属，使之熔化而接合在一起）505连续焊接进气工作台下降取出工件。造成电子束电子枪室真空度不良的主要原因分析如下：1、真空隔断阀密封面漏气由于电子束焊熔接金
8、属时会产生金属蒸汽及其它杂质蒸发物，堆积在密封面上，造成密封面密封失效，从而影响真空度。2、止回阀打不开止回阀正常时会在电子枪涡轮泵工作时打开，但由于金属蒸汽及其它杂质蒸发物，使止回阀内部粘连，导致阀开启不全或打不开，抽真空时就不顺畅。3、电子枪涡轮泵故障电子枪涡轮泵故障可导致抽气能力下降，从而影响电子枪室真空度。4、阳极孔、真空隔断阀下部节流孔堵塞5同样由于金属蒸汽及其它杂质蒸发物太多的话，会造成阳极孔、节流孔堵塞，真空异常。5、参数设置不当当电子束电流越大时，产生的金属蒸汽及其它杂质蒸发物越多，因此，必须 将电子束电流设置在一个合理的值上，避免造成金属蒸汽及其它杂质蒸发物太多而影响真空度。
9、6、工件清洗不干净，有水分、油 污当工件清洗不干净，有水分、油污或操作者手套不干净就去拿工件造成二次污染工件， 电子束加热工件时，工件温度急剧升高使水分、油污瞬间汽化，造成熔接真空室、电子枪室真空度急剧下降；同时当工件上附着的切削液在受高温后分解，产生的气体或带电离子影响电子束的聚焦和改变方向，情况严重时使电子枪室真空度明显下降，使真空度超过设定值而自动停机，造成焊接不完整，焊缝偏移、焊缝深度不足等许多质量问题，而且还会降低电子枪的使用寿命。因此工件清洗不干净，有水分、油 污是电子枪室真空度不良问题的最主要原因。五、产生问题的主要原因通过以上对造成电子枪室真空度不良的原因的分析，认为焊接前工件
10、清洗不良，有残留水分和油污是造成电子束电子枪室真空度不良的主要原因，它可导致真空隔断阀密封面漏气、止回阀打不开、阳极孔或节流孔堵塞，而电子枪涡轮泵故障发生的可能性小，且故障容易排出，参数设置一般是不变的，以前同样的参数就没有问题，因此，它6不是产生电子枪室真空度不良的主要原因。归纳如下表。表 1：影响电子束电子枪室真空度不良的原因序号电子束电子枪室真空度不良的原因 造成影响 备注1 真空隔断阀密封面漏气 重要原因2 止回阀打不开 重要原因3 电子枪涡轮泵故障 存在可能性4 阳极孔、节流孔堵塞 重要原因5 参数设置不当 存在可能性6 工件清洗不干净，有水分、油污电子枪室真空度不良，焊缝深度不足，
11、焊缝偏移，焊缝深度不足，探伤超差主要原因六、对策措施针对电子枪室真空度不良的原因的调查分析，与工艺技术人员一起讨论，制定了如表 2 的对策措施：表 2：电子束电子枪室真空度不良的对策措施问题点 电子束电子枪室真空度不良产生原因 对策措施 担当 备注真空隔断阀密封面漏气 真空隔断阀密封面清洁止回 阀打不开 拆下检查，必要时清洁电子 枪涡轮泵故障检查，必要时更换7阳极孔、节流孔堵塞阳极孔、节流孔清洁参数 设置不当 检查，必要时修正工件清洗不干净，有水分、油污对有水分的工件用压缩空气吹干，有油污件，用棉纱擦净后，再清洗七、对策措施的实施验证将有水分的工件用压缩空气吹干，有油污件，用棉纱擦净后，再清洗
12、，连续焊接 30 件，未曾出现真空度不良报警，取首件进行切割检查， 检查结果如下表所示：表 3：焊缝深度检查情况因此，工件清洗对电子枪室真空度不良有至关重要的影响，清洗质量在生产中必须严格控制。于是同工艺技术人员讨论，修改作业指导书， 规定清洗液每周必须更换一次，每天早上对清洗液进行检查，并将清洗液样品置于清洗液管理台上。八、效果8按照整改措施实施后，电子枪室真空度不良问题得到了解决，电子枪室真空度较好，焊缝质量（偏心、深度、宽度、高度）得到比较明显的改善，同时对焊接飞溅等表面质量问题也得到了有效的改善。九、体会1 通过本次对电子枪室真空度不良问题解决，较好的解决了生产中发生的问题。2 通过深入的分析，对电子束焊接的工作原理、设备结构、各个参数对焊缝质量的具体影响有了更深入的掌握，从而大大的提高了分析解决电子束焊接质量问题的能力。二一三年一月十日
