电子束焊接是熔化焊的一种，它利用高速电子束轰击工件接缝，产生热能从而使金属熔合。它包含了机械、真空、高电压和电磁场理论、电子光学、自动控制和计算机等多学科技术。
▲真空电子束焊接原理图
电子束焊技术最早于1948年源起于德国，1952年制造了第一台电子束加工机，1958年诞生了第一台电子束焊机。
电子束焊接因具有不用焊条、不易氧化、工艺重复性好及热变形量小的优点而广泛应用于航空航天、原子能、国防及军工、汽车和电气电工仪表等众多行业。
和其它熔化焊一样，电子束焊接接头也会出现未熔合、咬边、焊缝下陷、气孔、裂纹等缺陷。为了提升生产安全及效率，需要用到探伤设备对其进行无损检测。 今天，本文将分享日祥检测技术团队检测的电子束焊工件案例，文末还将分享引起焊缝缺陷的原因及对策建议。
关键词:#电子束焊 #无损探伤 #应用分析
PART01检测信息 1检测目的 检测铝板焊缝中的气孔、夹杂、下表面裂纹、上表面裂纹、坡口未熔合等缺陷。 2检测工件描述 ▲检测工件实物图 PART02检测方案 脉冲回波方法是广泛用于材料探伤的常用方法。脉冲回波方法是利用反射波成像，可以具体的聚焦到某一层，从而可以判断缺陷深度，但要注意分清元器件正反面。如未熔合、焊缝气孔、裂纹等缺陷。超声波探伤具有灵敏度高、穿透性强、 检验速度快、成本低和对人体无害等优点。 1、检测方法 采用脉冲回波方法检测，具体示意图如下： 使用全聚焦技术，选择TT（气孔、夹杂）、TTTT（坡口未熔合）和TTTTT（上表面裂纹）等模式对焊缝进行全面扫查 2、检测配置 PART03检测结果 使用 Omniscan X3设备连接 7.5CCEV35-16-A15探头全聚焦模式,将探头至于3mm薄板一侧进行扫查，检3+2焊板结果如下： 如上图所示，3+2焊板检测结果：整条焊缝均有根部缺陷信号，疑似根部未熔缺陷。 使用 Omniscan X3设备连接 7.5CCEV35-16-A15探头全聚焦模式,将探头至于3mm薄板一侧进行扫查，检3+2焊板结果如下： 如上图所示，4+2焊板检测结果：整条焊缝边缘存在根部缺陷信号，疑似根部未熔缺陷。 结论 经多次反复对比实验得出结论： 使用Omniscan X3设备连接7.5CCEV35-16-A15探头检测电子束索底焊板效果更佳。全聚焦模式下，选择不同模式进行检测：TT（气孔、夹杂）、TTT（下表面裂纹）、TTTT（坡口未熔合）和TTTTT（上表面裂纹）等；其中TTT（下表面裂纹）模式检测电子束索底焊板效果更佳。 3+2焊板检测结果：整条焊缝均有根部缺陷信号，疑似根部未熔缺陷。 4+2焊板检测结果：整条焊缝边缘存在根部缺陷信号，疑似根部未熔缺陷。 真空电子束焊缺陷产生原因及相应对策 引起焊缝缺陷的原因及对策建议 焊缝缺陷 可能的原因 预防措施建议 裂纹 冷裂纹：碳含量过高（碳钢），冷却速度太快。 焊前热处理或得后快速进行热处理，例如通过散焦或电子束快速震荡；降低焊接速度，避免采用收缩约束的结构 热裂纹：在晶界处析出低共晶体，冷却过程中产生收缩应力。 改变焊接速度，修改焊缝几何形状以减少残余应力，如采用径向环焊缝代替轴向焊缝和／或避免采用收缩约束的结构，焊接时添加能影响熔池冶金性的填充金属 孤坑裂纹 焊接结束时由于焊道下凹处的凝固收缩变形而形成的裂纹 对于对接焊缝，放置引出板；对于环焊缝，控制电子束功率的减小（递减） 气孔 均布气孔 焊缝接头受到污染 清洁焊缝接头 由于焊接熔池凝固速度太快，使气化的微量元素和合金元素不能完全排出 散焦；束流振荡；降低焊接速度 蒸气腔不稳定 散焦；束流振荡；降低焊接速度 密集气孔 链状气孔 焊缝接头、材料成分被污染 清洁焊缝接头 部分穿透焊接形成钉尖 散焦；束流振荡；焦距振荡 环焊缝焊接在收弧阶段形成钉尖 散焦；束流振荡；焦距振荡 未熔合 由于束流偏心、磁偏转或焊接宽度不够导致的接头未熔合 检查和校正束流；增加焊接宽度 填充金属的放置不正确或焊接宽度不够，导致焊接接头侧壁未熔化 检查和校正填充金属的位置；增加焊接宽度 工作室的剩磁或静电效应导致束流偏摆 工件和工具退磁；移走或屏蔽产生静电的区域（如电动机），消除静电效应，磁屏蔽测试束流偏摆，在焊接过程中进行补偿 焊接异种金属时，热电偶效应产生的磁场导致束流偏强 进行磁屏蔽或者测试束流偏摆量，在焊接过程中进行补偿 未焊透 束流功率不足，焊接速度过快，焦点位置不合适，设备出现故障。 增大电子束电流；降低焊接速度；选择合适的焦点位置；进行事故分析，检修设备 咬边 垂直于束流轴线：熔池震荡、表面张力和表面黏度的相互作用 束流振荡；散焦；改变焊接速度；采用修饰焊 平行于束流轴线：熔池震荡、重力、表面张力和表面黏度的相互作用 束流振荡，散焦；改变焊接速度；采用修饰焊 焊缝超高 横向收缩，特别是在非穿透焊时 采用修饰焊；焊前准备时倒角 材料向焊接反方向迁移 对于对接焊缝：采用引入板 对于环焊缝：控制电子束功率的增加（递增） 塌陷 调整焊接工艺；焊接接头设计；采用参饰焊或背面修饰焊 错边 定位和（或）刀具加工不当，机械加工。不正确 改变装配工艺；仔细检查接头 未焊满 根部凹陷 重力和熔池小孔中的蒸气压力共同作用以及过大束流引起材料喷溅 调整焊接工艺；采用修饰焊或背面施焊；水平焊接 焊接飞溅 从顶部和焊根头产生喷溅 调整焊接工艺；背面施焊；采取飞溅保护措施，或采用飞溅去除剂使飞溅物不能粘在工件表面上，能将其顺利去除
