看圖說話——淺析真空電子束焊接的應(yīng)用

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十四問：鋁合金的焊接性怎么樣,？

答：鋁合金是一類非常常用的材料，在很多的領(lǐng)域應(yīng)用的非常廣泛,，尤其在航空航天領(lǐng)域,，大量使用的除了鈦合金就是各種材料的鋁合金了，我平時接觸比較多的是防銹鋁系列,，從LF5,，LF6到LF21等都接觸的比較多。鋁合金材料給人的感覺便是不同牌號的鋁合金的焊接差異非常之大,。而且我所焊接的深度從0.5mm到50mm都不等，各種尺寸,，各種接頭的都用,。下面給大家上幾張圖，一起分析一下,。

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圖二十四到二十八為防銹鋁LF5的焊接,，焊接的深度在5mm左右，這個鋁盒子的焊接有三條焊縫,，從圖上很清晰的看到,，這個焊縫比較困難的一點便是它都不是普通的對接的焊縫，嚴格意義上來說這些都是角接的焊縫,。對于一般的電子束焊接的來說,，有兩個方法可以實現(xiàn)這個的焊接，一是采用采用束流靜態(tài)偏轉(zhuǎn)功能,，二是通過軸的偏轉(zhuǎn)一定的角度,，使得束流可以直接到達焊縫。以上的焊縫都是采用第二種方法來實現(xiàn),，實現(xiàn)在真空室外面調(diào)整到一定的角度,，然后提前做好工藝參數(shù)之后再進行焊接,。對于鋁合金的焊接的最重要的一點就是焊前的清理工作非常，非常,，非常的重要,。本身對于鋁合金來說，對于一般的焊接方法就是比較困難的,，焊接的時候產(chǎn)生的缺陷比較多,，尤其是氣孔，裂紋了,。而且鋁合金表面有一層非常難處理的氧化膜,。對于防銹鋁一樣也要處理這個東西，雖然真空電子束焊接是在真空下進行焊接,，已經(jīng)把氣孔的可能性排除到最小了,，但是本身的氧化膜不清理干凈的話，仍然會產(chǎn)生氣孔等缺陷,。因此一般而言,，焊前都會對鋁合金進行酸堿洗，或者用刮刀直接刮掉一層,，這樣可以最大限度的減小氣孔的可能性,。但是一定要注意這個安裝間隙，尤其是用刮刀后和很有可能使得安裝間隙過大,，這樣焊接出現(xiàn)很大的問題,，對于鋁合金而言，一點的安裝間隙都會有可能造成焊接質(zhì)量的不穩(wěn)定和焊后應(yīng)力引起的變形,，等等,。對于上面的這個零件而言，一是注意焊接順序,，二是注意工件的安裝保證,，事前估計焊后變形，做好焊接工藝,，這樣才可以最大限度的保證焊接質(zhì)量,。（圖片自拍，已取得客戶同意發(fā)布）
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: }6 e% o& V; u6 P5 ?6 Y十五問：“小小的售后”問：“你說的焊接深度我是否可以理解為熔深,？這個屬于融化焊,？那填充材料是？”
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答：首先很感謝您對我這篇帖子的關(guān)注,。對于您的問題我做如下回復：
4 Y5 `& l: F+ D; a我這里所指的焊接深度并不完全是指熔深,，一般而言，我指的是有效焊接深度。具體來說便是熔深>有效焊接深度,。
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圖二十九,，三十，您很幸運,，我剛剛找到兩張有缺陷的可以用于對比的焊縫的截面圖,，如果不考慮其他的缺陷，單純的考慮一下熔深的話,，您就會發(fā)現(xiàn)問題了,。上圖是鋁合金，焊接深度在25mm左右,。因此上面一張的熔深差不多是25mm左右,，但是下面一張就不一樣了，電子束焊接的原理是小孔效應(yīng),，一般會有釘尖缺陷,，對于下面圖而言，則釘尖缺陷比較的明顯,，因此對于地下的7mm左右的地方就是一個空洞,，一個缺陷，是無效的,，所以熔深是25mm左右,，，但是有效的焊接的深度,，有效的熔深其實是不到20mm的,，當然在正常的焊接的產(chǎn)品中是不允許存在下面那張圖片上面的問題的。不知道這樣的解釋,，您是否滿意,。
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$ n. M) L* R5 q4 Q對于這個屬于融化焊？那填充材料是,？這個問題我做如下回復：

電子束焊接卻是是屬于“熔”化焊接（不是“融”化焊接哦,，注意用字哦）,。一般來說我們再用電子束焊接的時候很少添加填充材料,，即不添加任何的焊材，助焊劑之類的東西,。完全是使用熔化木材的金屬來填充焊縫,，焊前的裝配間隙是非常小的，我對客戶產(chǎn)品的要求一般是越小越小,，如果非要說一個數(shù)字,，我希望是小于0.05mm，因為電子束焊接本身就是屬于精密焊接,，如果焊前的裝配間隙過大時無法保證焊接質(zhì)量,，無法保證焊后變形的,。本身有些產(chǎn)品焊后的變形量就要求小于0.05mm，如果焊前間隙過大,，這個產(chǎn)品焊接后肯定是廢品,。幸運的是，我們的客戶一般的加工精度都還是不錯的,。有好多的客戶的加工后的裝配間隙都是小于0.01mm的,，我們的塞尺都是無能無力，在焊接過程中有時候連找到焊縫都是十分的困難,，這樣的裝配間隙焊接出來的質(zhì)量肯定是非常好的,。關(guān)于這個問題我會單獨的列一個問題出來回復。當然也不是絕對的,，有時候有特殊要求的我們可以填絲焊接,，但是這種情況比較少，我本身很少做,，有時候焊接有缺陷的時候,，有些地方可以適當?shù)奶钜恍┠静慕饘伲�再焊��,，不知道這樣是否也可以理解為有填充材料,。


圖三十一，三十二,，從上面一個圖中您可以看到裝配間隙是非常非常小的,，因為這種齒輪都是熱裝的，所以可以非常好的保證裝配間隙,，因此焊接出來的效果才可以得以保證（圖片來自自拍）,。

十六問：如何保證焊接質(zhì)量？

答：這是一個非常大,，非常宏觀,，非常籠統(tǒng)的問題,。一個產(chǎn)品最后的精度保證是由三方面的精度來保證的,。
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首先是設(shè)計精度，如果設(shè)計精度都是不達標的話,，那么以后的精度就比較難說了,。目前我國和發(fā)達國家相比的話，其實好多的產(chǎn)品方面,，我們的設(shè)計精度是沒有問題的,，甚至好多的產(chǎn)品的設(shè)計都是比發(fā)達國家要更高的。但是有一個問題就是我們的設(shè)計人員一般很少是工藝人員出身的，好多的都是初出茅廬的大學生,，設(shè)計中難免會有很多的不合理,，不切合實際的設(shè)計，但是總體來說還是不錯的,。
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其實是加工精度,，這個比較的重要。很多的產(chǎn)品的圖紙設(shè)計的是非常好的,，但是一加工出來后連設(shè)計人員都不認識,。其實這個時候QA，QC要負起責任來,，不合格的就堅決不能進來,，但是我們中國人民非常容易變通。不合格的加工出來了,，扔掉又覺得可惜,，于是很多的設(shè)計人員就又改了圖紙，以適應(yīng)已經(jīng)加工好的零件,，這樣就沒有了任何的意義,。有人說中國人的東西有四個螺釘?shù)模�工人絕對不會幫你擰上四個,，我還不信,，有一次我把電飯鍋拆了，發(fā)現(xiàn)里面的四個螺絲釘果然只是擰了三個,。哎,，不過現(xiàn)在很多的企業(yè)的加工精度都上來了，很多都是進口的國外的高精度的設(shè)備,，很多負責人,，有職業(yè)精神的加工人員做出的東西都還是非常非常漂亮的，只要設(shè)計人員堅持,，肯定會做出好東西來的,。

再者就是裝配精度，不可否認,，我們車間的很多的裝配工人都是處在社會的最底層,，本來實體經(jīng)濟就不景氣，制造業(yè)就不受重視,，而處在最底層的裝配工人的待遇又不好,，于是招來的工人師傅的素質(zhì)就不是很高,，于是惡性循環(huán),，使得裝配的質(zhì)量一直上不去，其實這個是我國和國外的最大的差距。一個好的裝配師傅,，它起的作用應(yīng)該是決定性的,。它的裝配式直接的關(guān)系到產(chǎn)品的好壞，是最息息相關(guān)的,。因此在焊接產(chǎn)品的時候,，我一般都是親自上手和同事一起完成裝配，這樣裝配是什么樣子的,，要整么調(diào)節(jié)參數(shù)來適應(yīng)焊縫,，這些都是非常重要的。要做到心中有數(shù),，才能不慌不忙,。
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下面再附錄一篇關(guān)于這個方面的文章，雖然有點老了,，但是很有指導意義,。供大家下載，我認為寫的非常精彩,。（文章來自互聯(lián)網(wǎng)）

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1 z+ r* a, }( @十七問：銅和不銹鋼能否焊接,？
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答：很多初學焊接，或者對焊接不熟悉的朋友經(jīng)常會問這個問題,，是可以理解的,。但是作為一個搞焊接的就不應(yīng)該問這么幼稚的問題。

異種材料能否焊接,，要看什么,，關(guān)鍵是要看兩種材料的結(jié)晶情況，兩種金屬如能夠完全固溶,，則可焊性好,，如果出現(xiàn)復合組織，則可焊性尚可,，若形成金屬間相的則不可焊接,。
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但是實際應(yīng)用中，即使完全固溶,，但是由于其熱物理性能,，比如熱傳導性，熱膨脹系數(shù),，熔化溫度的差異,，以及在不同溫度下 兩種金屬相互間溶解度的不同，這會給焊接造成困難,，出現(xiàn)氣孔,，裂紋等缺陷或完全不能形成良好的焊接接頭,。

9 X" z& h& _' d2 M9 |' V( C& w  l下面給大家看幾張圖，可以加深理解,。




. i+ i6 q6 k5 F* m0 A3 k1 b/ s圖三十三,，三十四，三十五為自己拍攝的無氧銅與不銹鋼的焊接,，最后的圖三十六為從“道長”的帖子中摘錄而來（不好意思哈,，道長，我找了半天自己的圖片,，發(fā)現(xiàn)這個銅和不銹鋼的這個昨晚金相的自己還真沒有拍照,，就引用你的了，見諒哈）,。圖中的無氧銅和不銹鋼環(huán)焊縫的焊接深度在4mm左右,，焊后要求抽真空室大于1*10-9（還真無法編輯，為10的-9次方）mbar,。如果焊接有缺陷的,，有氣孔之類的話，真空室肯定抽不上去的,，但是從外觀上來看,，表面還是不錯的。

' \4 p: d/ S4 c' g從最后一張圖來看的話,，它們的結(jié)晶還是不錯的,，因為不銹鋼與銅在化學性能的方面，從晶格類型,，原子半徑,，原子外層電子數(shù)量等方面來看是比較接近的。有利于形成金屬間的聯(lián)系,，但是由于在熔點和熱物理性能上的差異較大,，于是焊接比較有困難。容易形成熱裂紋,，因為焊后結(jié)晶是晶粒間有一層很長薄的低熔點的液態(tài)銅,，極易引起裂紋，同時銅在熔化過程中容易有氣體排出,，容易有氣孔,。但是好在電子束的能量密度是非常高的，在焊接時,，使得電子束斑點偏銅一側(cè),，保證焊縫中的含鎳量，減少銅的有害作用,，保證焊接質(zhì)量,。
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" S' Q: G9 M( @, ^) T9 V十八問：其他異種材料的焊接性怎么樣,？
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答：雖然掌握了焊接冶金學，上面的原則,，但是也用不著所有的都去做實驗，因為我們都是踩著前人的尸體爬過來的,，世界上有很多的巨人,，我們都是站在他們的肩膀上面，很多的前面的學者已經(jīng)替我們解決了大部分的問題,，剩下的我們基本上都夠用了,。關(guān)于異種材料的焊接性能，我給大家放一張圖片,，大家對應(yīng)的看就好了,。

' \% ~) i7 H, F* Y, Q, ^' `圖三十七，為異種金屬各種電子束焊接的可焊接性（圖片來源于王之康,，高永華,，徐賓所著的《真空電子束焊接設(shè)備及工藝》），有興趣的話,，大家可以參考參考,，感謝前輩們所做的一起。

十九問：焊縫是不是越窄越好,，深寬比越大越好,？

答：很多人認為電子束的最大的優(yōu)點就是焊縫非常的窄，深寬比非常的大,，就想當然的認為深寬比越大越好,，其實不然，這是一個誤區(qū),，在實際的生產(chǎn)當中,，過窄的焊縫并不可取，單純的追求深寬比沒有太大的意義,。理由如下：
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5 \) }0 A: E" v3 s一是,，過窄的焊縫容易造成焊縫不牢等缺陷，你想啊,，太窄的話,，熔化的金屬少，這樣如果是很重很大的兩部分焊接在一起,，或者又需要承受很大的應(yīng)力的話,，這樣強度有可能不夠。

1 J9 R& F' R; Q6 r二是,，太窄的焊縫對于焊件的裝配精度要求的非常高,，如果裝配間隙過大,，則很容易造成由于熔化金屬不夠不足以填充焊縫引起空洞，裂紋等缺陷,。

$ g" q* H' o; Z  P8 _三是,，對設(shè)備的性能要求高，要求非常高的穩(wěn)定性,，對工藝參數(shù)的制定有非常高的水平,。一旦性能有一點不穩(wěn)定，工藝參數(shù)有一點的變化,，這么極限的焊縫則很難重復,。
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# e8 n' r. s3 t- l  s3 I下面上圖給大家理解一下。
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, w/ i2 T& @( m  f" W圖三十八,，三十九,，非常具有代表性，還是這兩張圖,，深度分別都是15mm,30mm,40mm左右,。很顯然，上面一張使用150KV,，電子束脈沖焊接出來的焊縫的深寬比更大,，寬度是小于0.5mm，深度40mm,，深寬比是大于80的,，但是下面一個，深寬比也就小于40,，你覺得那個好,，更能夠應(yīng)用在實際的焊縫中。上面一個的話,，要求更高的裝配精度,，更極限的參數(shù)，加入焊縫有一點不垂直,，則焊縫可能都會偏離焊接的間隙,，但對于下面一個，焊縫就安全的多了,，可以有更大的裕度,。所以說喬丹與姚明的差別也就是一個偉大球員和優(yōu)秀球員的區(qū)別，做出這兩個焊縫的工藝人員是優(yōu)秀的工藝人員與合格工藝人員的區(qū)別,。
' u* R, G# ]$ U4 `$ z! k$ C, s
今天就到此為止,，明天還要上班，等有時間再和大家分享更多的焊接的樂趣,。本人才疏學淺,，在寫的過程中難免有錯誤和疏漏,，還請各位多多包涵，希望大家提出寶貴的意見和建議,， 這樣對我也是一個非常大的幫助,。希望大家多提問，如果能回答,，我會盡量回復,。

小白菜

太給力了

wsxm82

這個很給力,，只是了解不多,，謝謝樓主,！

淺藍色

螺旋線  據(jù)俺了解的情況,渦輪增壓器有用電子束的,比如比亞迪,但是老斷.博格華納是摩擦焊.俺猜想原因是摩擦焊的擠壓工藝過程實際相當于鍛造.  發(fā)表于 昨天 22:34
關(guān)于這個問題的答復： 首先關(guān)于這個老斷的問題，一可能是工藝的問題,，工藝沒有做好有可能會出來這種情況,，二可能是設(shè)備的問題，設(shè)備可能不穩(wěn)定等等都由可能,。其實,，博格華納本身做渦輪增壓器就非常專業(yè)，比比亞迪要強很多,。再次,，博格華納有電子束焊接設(shè)備，而且我公司給博格華納用電子束焊接渦輪增壓器已經(jīng)很多很多很多年了,。最后,，這個渦輪增壓器也有很多種，有汽車用的,，有船用的,，有火車用的，非常多的種類,，采用哪種方法來焊接是一個綜合的考慮,，這個斷不斷和許多的因素相關(guān)，不能武斷的說是電子束焊接就不好,。不知道這樣的回復滿不滿意,？？

2 u! S: @, P* C5 Y9 y( ?  ~3 B+ I( F補充內(nèi)容 (2013-12-26 11:29):
有機會來我公司參觀一下,，國內(nèi)有電子束的還是蠻多的,，還有比較有意思的

咪嗪

好東西,，長見識！

淺藍色

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精密清洗

深了,！老長見識了

瑞士歐博瑞

焊接時請注意防護哦,，增添一個瑞士optrel歐博瑞的焊接面罩吧