电子束焊、激光焊设备组成与选用

电子束焊、激光焊设备组成与选用

一、电子束焊设备组成与选用

1.电子束焊设备组成

电子束含设备由电子枪、高压电源、电子控制系统、真空系统、工作台及传动系统等组成，如图13-2所示。

（1）电子枪。电子枪是电子束焊机中发射电子，并使其加速和聚焦装置，主要由阴极、阳极、栅板、聚焦透镜等组成。根据加速电压的高低，电子枪可分为高压枪、中压枪和低压枪。

（2）高压电源

1）主高压直流电源，用来供给加速电压及电子束流。

2）阴极电源。它包括灯丝电源、轰击用电源，阴极电源的电压不高，但都处在负高电位。

（3）电子控制系统。用来完成电子枪供电，真空系统阀门的程序启闭、传动系统的恒速运动、焊接参数的闭环控制及焊接过程的程控等。

（4）真空系统。由机械泵、扩散泵、真空阀门、管道和工作室组成。真空电子束焊机的真空系统属于动态系统，其密封性能较低，真空度是靠抽气机的连续工作来维持的，因此抽气机的抽速及管道的导通能力对系统有直接的影响，通常都选用大抽气机和短而粗的管道。

（5）传动系统。传动系统的作用是带动电子枪和焊件作相对运动并保证恒速，作相对位移并保证电子束对中。对传动系统的要求时可靠、平稳和耐用，驱动速度的变化率≤±2%。在低真空系统中传动系统可装在真空室内，结构较简单，不存在密封问题。在高真空条件下，宜将传动系统安装在真空室外，将传动主轴经旋转密封后伸到真空室内工作台的运动部分。

2.电子束焊设备的选用

（1）EZ-60/100型真空电子束焊机。EZ-60/100型真空电子束焊机适用于不锈钢、合金钢、铝、铜以及难熔金属等中、小型零件的焊接、特别适合于精加工零部件进行高精度装配的焊接。焊缝纯度高、变形小、质量好。它属于通用型真空电子束焊机，高、低真空两用。具有高压稳压，束流稳流、束流梯度、偏摆及真空系统全自动程序控制和参数调节方便。范围广、稳定性好等特点。

（2）EZ-60X200型真空电子束焊机。EZ-60X200型真空电子束焊机适用于焊接活泼进而难熔金属，如铝、钛、钽、锆、钨、不锈钢、高强钢等材料的直线和环形焊缝。

（3）EZ-150X75型高压真空电子束焊机。EZ-150X75型真空电子束焊机适用于焊接活泼和难熔金属，如铝、钛、钽、锆、钼、钨、不锈钢、高强钢等材料的直焊缝和环焊缝。比EZ-60X200型具有更高的加速电压，可焊更厚的金属。

（4）ESI-2型高真空专用电子束焊机。用于焊接细长薄壁管与端塞的自动环焊缝焊接。电子枪为三极枪型，带有工业电视监控。

二、激光焊设备组成与选用

1.激光焊设备组成

激光焊设备可分为固体激光焊机和气体激光焊机两大类。

（1）固体激光焊机。主要由固体激光器、电源与控制系统、光学聚焦系统、观察系统和工作台等组成。固体激光焊机结构如图13-3所示。

1）固体激光器。在固体激光器中常用的有红宝石、钕玻璃、钨酸钙与钇铝石榴石激光器。此类激光器的特点是输出功率高、体积小、结构牢固，缺点是光的相干性与频率的稳定性差（不如气体激光器）。固体激光器根据不同的用途，有不同工作方式，一般可分为：

①脉冲激光器。单次发射，每个激光脉冲的宽度为零点几毫秒到几十毫秒，每完成一次任务仅有一个脉冲。

②重复频率激光器。此种激光器每秒可产生几个到几十个脉冲，每完成一次任务需要接脉冲。

③连续激光器。可以长时间稳定地输出激光连续使用。

脉冲固体激光机构如图13-4所示。

2）光学聚焦系统。激光发生器辐射出激光束，其能量密度不足，通过光学聚焦系统的作用，要使能量进一步集中，才能用来进行焊接。由于激光的单色性及方向性好，因此可用简单的聚焦透镜或球面反射镜进行聚焦。

3）观察系统。由于激光束斑很小，为了找准接缝部位，必须采用观察系统，主要由测微目镜、菱形棱镜、正像棱镜、小物镜、大物镜组成。利用观察系统可放大30倍左右。

（2）气体激光焊机。气体激光焊机的组成部分除了用CO₂激光器代替固体激光器外，其他部分基本上与固体激光器焊机相同。

CO₂激光器输出功率大，国外已用100kw的CO₂激光焊机进行焊接。能量转换率高，可达15%或更高。输出波长为10.6m ，对远距离传输有其独特的优点，很多物质对此波长的光吸收性都很强，将其转化成热能是个很好的热源。它能发射连续波激光束，既可以用来焊接微型件，也能焊较厚的工件。对工作条件要求不高，如工作气体的纯度，一般只需工业纯CO₂气体即可。CO₂激光器的一般结构如图13-5所示。它主要由放电管、谐振腔和激励电源等组成。

目前CO₂激光器采用气一液热交换器，并使激光气体通过该系统再循环。CO₂激光器可输出更大的功率，激光输出窗的才来哦采用硒化锌（ZnSe）可有效地输出数千瓦，而更大的输出功率则要求用气动窗，他是由一般手控的高速压缩气流横向吹过用以保持激光器与大气间压差的空洞。

2.激光焊设备选用

CQ-0.5型CO₂激光焊机可以焊接不锈钢、硅钢、低合金钢及一般常用铁基或镍合金材料。被焊工件的形状可以是板材、管件或网布。以不锈钢为例，可以完成0.1-0.5mm的相同或不同厚度板材的平面对接、搭接和端接接头的焊接。当焊缝熔深无一定要求时，也能用于厚壁零部件的密封焊和精密装配焊接。除了对工件进行熔化焊外，还可以进行精密钎焊。