聚焦線圈應(yīng)用

電子槍是電子束熔煉爐的心臟。它包括槍頭(一般由燈絲、陰極、陽(yáng)極等組成)、聚焦線圈和偏轉(zhuǎn)線圈等。電子槍按其結(jié)構(gòu)形式可分為軸向槍(或稱皮爾斯槍)、非自加速環(huán)形槍、自加速環(huán)形槍及橫向槍，它們的基本結(jié)構(gòu)及其在電子束熔煉過(guò)程中的工作情況示于圖2。電子槍的數(shù)量有單槍、雙槍和多槍等。

高能束流焊接電子束焊

利用經(jīng)加速和聚焦的電子束轟擊焊件接縫處所產(chǎn)生的熱能使金屬熔合的一種焊接方法。如圖所示，從陰極發(fā)射的電子，受陰極與陽(yáng)極間高壓電場(chǎng)的加速，通過(guò)帶孔的陽(yáng)極，再經(jīng)聚焦線圈會(huì)聚成截面積?。ㄖ睆綖?.2～1 mm）、功率密度高 （≥1.5×10W /cm²）的電子束。當(dāng)電子束撞擊焊件時(shí)，其動(dòng)能大部分轉(zhuǎn)化成熱能，使焊件金屬熔化成熔池。隨著電子束的移動(dòng)，熔池冷凝成焊縫。電子束的移動(dòng)可由移動(dòng)電子槍（電極和聚焦線圈等的組合件）或焊件來(lái)實(shí)現(xiàn);在小范圍內(nèi)可由偏轉(zhuǎn)線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。加速電壓在30～200 kV范圍內(nèi)。為保護(hù)電極不受氧化，電極區(qū)必須保持壓力不大于1×10^-2Pa的高真空。工作室的壓力常高于電子槍室的壓力，兩者間有減少漏氣的設(shè)施。工作室一般另配真空泵抽氣。

高能束流焊接激光焊接

以聚焦的高能量密度的激光作為熱源對(duì)金屬進(jìn)行熔化形成焊接接頭的一種焊接方法。激光焊可用于焊接碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、高溫合金、鋁、鎂、鈦、鎳等有色金屬和合金。另外，還可用于某些異種金屬，如鎢與鎳，不銹鋼與鉭等，以及某些非金屬材料，如陶瓷、石英、玻璃塑料等的焊接。

激光是利用輻射激光放大原理產(chǎn)生的一種單色、方向性強(qiáng)、光亮度大的光束，經(jīng)透射或反射鏡聚焦后功率密度可達(dá)10W/m。按照激光束橫斷面上功率密度的分布情況，激光又有單模、多模之分。激光的幾種低階模的光斑花樣如圖1所示。模式與光束的聚焦特性密切相關(guān)，模式越低，聚焦后的光點(diǎn)越小，功率密度愈大。焊接一般要求激光器輸出單模。多模適合于堆焊、合金化和熱處理。

激光焊接設(shè)備主要由激光器、光學(xué)偏轉(zhuǎn)聚焦系統(tǒng)、光束檢測(cè)儀、工作臺(tái)（或?qū)Ｓ煤笝C(jī)）和控制系統(tǒng)組成，如圖2所示。用于焊接的激光器主要分為固體激光器和氣體激光器兩類(lèi)。固體激光器有紅寶石激光器、釹玻璃激光器和YAG激光器（釔鋁石榴激光器）。氣體激光器主要是CO₂氣體激光器。

高能束流焊接等離子弧焊接

利用電弧等離子體作為熱源的電弧焊。如圖3所示，工作氣體用來(lái)保護(hù)電極并產(chǎn)生電弧等離子體，從噴嘴外側(cè)噴出的保護(hù)氣體用來(lái)保護(hù)焊接區(qū)。焊接時(shí)，電弧由高頻振蕩器在電極與噴嘴間引發(fā)，有時(shí)也可由電極與噴嘴的接觸短路引發(fā)并轉(zhuǎn)移到電極與焊件之間（有時(shí)在電極與噴嘴間仍保留有電?。?。電極與焊件間的弧柱經(jīng)噴嘴的機(jī)械壓縮、氣流的熱壓縮和電流的磁壓縮，形成一個(gè)截面小、電流密度大、電離度高的弧柱。與弧柱接觸處的焊件金屬迅速被熔化形成熔池。隨著弧柱的移動(dòng)，熔池冷凝成為焊縫。電極一般用鎢極，在某些情況下用水冷銅電極，工作氣體用氬、氬與氫或氬與氦的混合氣體。保護(hù)氣體一般用氬。