德国PTR电子束焊机

科技 2024-11-04 17:04 北京

电子束焊接用于连接金属材料。非常薄的焊缝及其狭窄的热影响区最大限度地减少了传递到工件的能量及其变形。需要高水平机械预处理的零件和子组件可以使用这种方法连接，而不会因角度变形小和横截面收缩最小而损坏。除此之外，在所有熔焊方法中，电子束焊接每节产生的能量最低，并证明了最佳的电气效率。

电子束焊接的应用范围很广，从焊接薄膜到厚度超过 200 毫米的大型工件。即使如此深的焊缝也是在单一工艺中完成的，无需额外的填充材料。此处，电子束将热量注入整个焊缝深度（深焊缝效应）。EB 焊接过程中吸收的能量比例约为 90% 至 95%，电子撞击工件的能量通过与金属原子的相互作用直接转化为热量。因此焊接速度不受材料导热率的限制。

电磁透镜使电子束能够无惯性地偏转和聚焦。因此，可以通过电子束的无惯性振荡来焊接通常不太适合该工艺的材料。可变的焊接距离允许焊接各种形状的工件。

极快的光束偏转使得其他应用成为可能，而这只有使用另一种焊接方法才能实现（如果有的话）很困难。因此，可以在单个过程中使用电子束寻找前方的焊缝，使用校正值焊接工件，并通过对焊缝进行装饰处理来完成。还可以在多个位置“准同时”焊接合适的工件。在这种情况下，偏转系统会在不到一秒的时间内将光束从一个焊接位置转移到下一个焊接位置。焊接将在焊接结束之前继续进行。蒸汽毛细管在此位置塌陷，也可以在焊接工件的同时预热工件。

真空中的 EB 焊接具有许多优点，因为电子束的高功率密度可实现比平均焊缝更窄的焊缝、非常小的热影响区且无锈蚀效应、良好的焊接深度和高焊接速度。焊缝的精确再现性保证了用户始终如一的质量。

钛等反应材料通常使用（昂贵的）保护气体进行焊接。通过电子束焊接，可在压力为 5 x 10-4 mbar 的真空室中实现优异的冶金效果，且不会产生有害排放。

如果机械部件的设计能够适应 EB 工艺的可能性，那么这种方法将为现代工业许多领域的制造带来巨大的优势。

PTR电子束发生器

在束发生器中，电子从钨阴极发射，加速至 60 至 175 kV 至约 2/3 光速，然后聚焦在工件上形成高功率强度的束流。电子在这里减速，束流能量转化为热量。

大约超过 1 kW/mm 2的功率通量强度会导致材料自发汽化，并产生相应的深焊接效应。PTR电子束发生器的功率通量密度超过100 kW/mm 2，因此具有电子束技术的另一个应用领域。

PTR 电子束发生器

高真空和软真空

60 kV 加速电压和 1 - 25 kW 束流功率

150 kV 加速电压和 7,5 - 60 kW 束流功率

Atmosphäre-Anlagen：

175 kV 加速电压和 1 - 30 kW 束功率

钢材电子束焊接实际应用范围

焊接深度：	0.05 至 200 毫米及以上
焊接速度：	0.5 至 400 毫米/秒及以上

论据1：

采用 2 浴技术焊接硬化部件

根据多年的经验，大众汽车确定并要求硬零件必须使用 2 浴技术进行焊接 - 除了必要的预热之外。这种 2 浴技术可以通过电子束非常方便地实现，因为它可以非常快速地在两个处理位置之间来回跳跃。这些跳跃的所有参数（距离、持续时间、能量分布、振荡、聚焦）都是电气参数并且可自由编程。仅通过软件即可轻松进行以优化为目的的更改。此外，电子束焊接工艺的快速偏转技术基于磁场，一般不会造成污染。

在LB应用（激光束应用）中，原则上光束也可以分成两部分，但这需要振荡镜系统或静态分束器（棱镜）。这两种系统在使用过程中都会变脏，从而降低效率。此外，更高的光束功率可能需要主动冷却（对于 > 4 mm 的接缝深度）。棱镜具有确定的形状，因此只允许应用一组非常特定的参数 - 每次更改都需要制造不同的棱镜。LB摆镜的谐振频率远低于电子束偏转技术（EBO Jump），因此激光二浴焊接中参数选择的自由度非常有限。

论据2：

机器尺寸（尺寸）

考虑到电子束机的空间要求，可以看出，这并不比激光束加工系统大，因为这样的系统不仅包括带有装置的激光头，还包括：

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