现代焊接技术中的电子束焊接技术

张春娇

摘 要：在我国机械焊接的领域中，由于焊接件以及被焊接件的材质以及形式在不断的变化过程中，导致了我国传统形式水上的焊接技术，虽然仍然在应用，但是已经越来越不适应新材料的焊接要求，因此我国的焊接领域在不断的进行焊接技术的创新和发展。本文先分析电子束焊接技术的特点及分类，其次探討现代焊接技术中的电子束焊接技术。

关键词：现代；焊接；技术；电子束焊接

1 前言

就我国现阶段的工业化发展情况来说，焊接广泛应用于多种材料的连接，而随着高新技术的不断发展，原来的传统焊接方式也转化为激光、电子束焊等先进的焊接技术。可以说，无论是在建筑行业，还是车辆、机械、医疗设备等方面，离开焊接技术是根本无法运转的。而随着与国外交流的增多，现代焊接技术已经有了异种材料的非金属材料的连接技术，而在产品表面设计方面也有了更好的创新制作方法，可以说，焊接技术的发展前景是非常光明的，焊接技术的未来充满了希望。

2 电子束焊接技术的特点及分类

2.1 电子束焊接技术的特点

电子束焊接技术主要就是利用电子束的高能量，将电子束进行集中控制，达到焊接材料的焊接目的。电子束焊接技术在形成机理上同一般形式上的焊接技术有非常大的区别。在应用电子束焊接技术进行焊接操作的过程中，首先我们要通过高压焊接加速专用装置的作用形成具有高功率效能的电子束；其次是有效的利用磁透镜的作用找到焊接焦点，在电子束焊接的过程中，电子束的动能能够有效的转化为焊接热能，这样就能够高质量的达到焊接材料需要的焊接要求。在电子束焊接技术应用的过程中，电子束的焊接特点有以下几点，由于电子束的焊接能力较大，这样就会让焊接操作在较短的时间内完成，提升了焊接的工作效率。又因为电子束焊接技术在应用的过程中具有较小的受热区间，因此在焊接的过程中具有非常小的焊接变形[1]。除了上述电子束焊接技术的优点，电子束焊接技术在应用的过程中还有一些缺点存在，首先就是电子束焊接在应用的过程中前期准备较为复杂，加工成本需求很大。电子束焊接技术在应用的过程中对于接头焊接装配的精度要求非常高；电子束焊接技术的应用环境为真空环境，因此对于焊接的工作环境要求较高，有很大的限制[2]。每一次电子束焊接都需要进行真空处理；由于电子束焊机技术在应用的过程中冷却的速度较快，因此容易导致焊接材料的焊接缺陷，同时在电子束焊接技术应用的过程中还容易受到外在磁场的影响，影响焊接的质量。我们在应用电子束焊接技术进行焊接操作的时候，要针对不同的材料特性，科学的选择焊接速度，保障焊接速度能够在一个合理的焊接操作以及焊接质量保障之内，控制电子束焊接的焊接质量。

2.2 电子束焊接技术的分类

电子束焊接技术的主要分类。由于电子束焊接技术对于焊接环境的要求较高，因此我们在实际的焊接工作进行的过程中，根据真空度的实际差异，将电子束焊接技术分为三个主要类型，首先是非真空环境下的电子束焊接技术，其次是低真空环境下的电子束焊接技术，最后是高真空环境下的焊接技术。在这三种电子束焊接技术中，低真空环境下的电子束焊接技术由于其施工成本低，焊接效率高，因此在电子束焊接技术应用的过程中，应用较为广泛。当对焊接质量要求较高时，我们会使用高真空状态下的电子束焊接技术来进行焊接材料的焊接操作。

3 现代焊接技术的电子焊接技术

3.1 磁控焊接技术

磁控焊接技术属于新兴的焊接技术。它主要是通过磁场来实现焊接。它的投入成本非常低、装置也比较简单、耗能非常少、效益比较好。通过常年对磁控焊接技术的研究发现了磁控对电弧焊电弧状态的影响。外加磁场对焊接母材的熔化与焊缝的成形有非常大的影响。利用电磁搅拌技术能够改变金属结晶过程中的热量传递过程，进而使结晶方向发生变化。通过组织的细化作用，能够使焊缝的一些力学特点提升的更加明显。除此之外还能降低焊接过程中缺陷的敏感性。鉴于磁控焊接技术的优点，这必定是其中的发展方向之一[3]。

3.2 低温焊接技术

由于我国地理环境的特殊位置，冬季寒冷时节持续时间相对较长，这就考验着低温环境下焊接技术的性能。近些年来，各个相关学术组织都在积极的解决应对冬季低温焊接的问题以及施工的临界温度的取值问题。例如我国在冬季完成了“鸟巢”万吨级以上的刚结构件的焊接工作。冬季进行焊接作业时影响焊接的因素主要有操作员的工艺水平、焊机的效率、材料的性能、焊法的熟练程度以及环境的作用。仅仅考虑这些因素中的某一项或某两项是不全面的，是无法做出正确评价的。综合考虑这些因素的影响，“鸟巢”在低温作业环境下取得了显著成果，并以此确定了低温焊接的临界温度为150°C。低温焊接能够缩短工期，为企业带来巨大的经济效益[4]。由“鸟巢”焊接任务中获得的低温焊接经验技术必将应用于实践。

3.3 建立合理的焊工资格认证体系

现代钢结构件的焊接过程具有工程量复杂、焊接对象多样化、施工环境多变、市场竞争白炽化等特点。进行焊接作业时涉及到焊接工艺的编写、工程技术参数的评定、焊接件的检修等多种情况。除此之外，焊接过程的焊接点比较多、焊接面比较广、战线比较长。因此，这就对焊接人员的技术提出了严格的要求。使其发挥聪明才智和自主创造性向管理人员提出了巨大的挑战。培养焊接技术方面的专业性应用人才具有重要的现实意义。这就要求社会机构各方面建立完善的焊工资格认证体系。认真的培养焊工人才，同时加强焊工的资格认证对我国的焊工人才培养是一个正确的人才培养模式。同时这也是社会发展的必然趋势[5]。这种制度的建立在一定程度上能够促进焊接技术的迅速发展、提高焊接工艺的整体水平。

3.4 电子焊接技术将被激光焊接取代

激光束经过聚焦后，激光焦点处的能量密度高达10—100W/cm并且加热的范围甚至小于1mm。如果将此技术应用于焊接方面，那将会给焊接工业带来巨大的变革。一方面可以提高焊接的速度，另一方面还可以减小接头处的变形以及减小应力集中。激光焊接术达到的焊接精度比较高，是比较理想的焊接技术。激光焊接的一个显著特点是可以进行长距离的焊接，因为激光具有直线传播的特点。除此之外与电子束相比较而言，激光束的优势显而易见。第一，激光焊接不需要真空环境，节约了设备上的成本投入；第二，激光束不会产生X射线，对人体不会造成伤害，不需要专门的防护用具；第三，激光焊接的生产效率比较高。因此，激光束在不久的将来应该会取代电子束成为焊接主流技术。

4 结语

在我国仍处于工业占主导行业的状况下，现代焊接技术对于工业的推动发展作用是不言而喻的。随着经济技术的发展，越来越多的研究者和科学家将重点放在了探究焊接新材料的角度上，这对于我们现今焊接行业的现状来说是非常值得期待的，是尚未深入接触过的领域，若是能在新材料上取得让国内外瞩目的研究成果，这将是焊接领域几十年来的一场革命。

参考文献：

[1] 谭毅，游小刚，李佳艳，石爽.电子束技术在高温合金中的应用[J].材料工程，2015（12）：101～112.

[2] 石鑫.现代航空发动机整体叶盘及其制造技术[J].科技展望，2016（4）：55.

[3] 赵博，李国元，许广兴.钛合金焊接技术在飞机制造中的应用和展望[J].航空制造技术，2013（16）：122～125.

[4] 杨绍斌，王阳，沈丁，董伟，王峰.有色合金电子束焊接的发展状况[J].材料导报，2014（17）：60～63+68.

[5] 王广成.焊接技术在汽轮机隔板制造中的应用[J].机械工程师，2015（6）：226～227.