德国是电子束焊接技术的起源地，它的研发距离现在已经有将近 70 年的历史了。用电 子束来焊接这个新颖的想法是由德国的物理学家 K。H。Steigerwald[6] 想到的，并由法国的 J。A。Stohr 博士[7]实现了电子束的焊接，他于 1954 年成功焊接了核反应堆燃料包壳;在 1957 年 11 月电子束焊接正式被确立为一种新的焊接形式;从 20 世纪 50 年代后期起，以美国为代表的 西方国家和前苏联正式投入对电子束焊接工艺方面的研究。我国是上个世纪 60 年代后期着手 进行对电子束焊接方面的研究。经过这 60 多年的努力发展，如今电子束焊接技术已经得到了 飞速发展，并研发出许多新型电子束焊接技术，由于电子束填丝焊有着其独特地优势，成为 了国内外许多专家研究的主要方向。目前，我们主要是从设备和工艺这两个方面来探索电子 束焊接。74255

1 电子束填丝焊接设备的发展和研究

电子束焊接设备从第一台设备被研制出来开始，人们就没有停止过对它的研究和改善。 在国外，以美国和德国为代表的西方国家在电子束焊接技术上处于绝对领先状态[8]，它们起 步早，电子枪和电源技术方面拥有丰富的制造和研究经验，发展也十分迅速。德国的啊哼大 学研发出了能对电子束进行定量研究的 DIABEAM 系统，它主要用于解析电子束流特征和焦 点位置对焊缝成形的影响。瑞典 ArcamAB 公司研发出了电子束熔融成形技术并且成功的运用 于市场。美国的兰利研究中心的 Hafley 等人[9]通过深入研究电子束熔丝沉积快速制造技术， 研制出了专用于航空航天的快速成形设备，并利用该成形设备进行了钛合金结构件的电子束 熔丝沉积快速制造技术研究，成功的成形出航天用钛合金典型零件，如图 1-1 所示。美国的 Sciaky 公司[10]研发出了专门的商用电子束熔丝沉积快速成形设备，该设备具有高效率、低能 耗等优点。日本已经成功的研制出了能使加速电压加到 600KV、功率为 300KW 的电子束焊 接，它可以直接焊 0。2m 的不锈钢厚板并且得到的焊缝深宽比高。

图 1-1 钛合金典型零件

我国着手从事电子束焊接这一领域的研究相对比较晚，但是，国内的多家科研单位、高 校以及一些大型的工业企业不断的从国外引进一些先进的电子束焊接设备以及国内的学者专 家不断研制出新的电子束焊接设备，经过多年的努力，使我国在电子束焊接技术领域不断的 发展和壮大，缩小了和西方国家在这电子束焊这一领域上的差距，这对我国的国防建设有着 重要的意义。清华大学、哈尔滨工业大学、北京航空制造工程研究所、沈阳金属研究所等这 些高校及单位是我国内最具实力研发电子束焊接设备的地方，为我国的电子束焊接研究做出 了突出的贡献。北京制造研究所的张琉新等人[11]将自己制备的填丝机构加到电子束焊机上， 从而得到了一个新的电子束焊机，运用这台新设备研究焊接参数对焊缝成形的影响，得出了 在大的束流电流、低加速电压压、慢的焊接速度下时能得到优质的焊缝。于电子束熔丝沉积 快速制造技术方面的研究，北京航空制造研究所[12]（625 研究）所获得了重大的突破，他们 自主研发出了电子束熔丝沉积快速制造设备（如图 1-2），而且使用这个新设备成功地成形出 航空航天专用地钛合金零件。中船重工 725 研究所从国外引入多功能电子束加工设备后，成 为我国最先研究钛合金、超高强钢等零部件电子束熔丝沉积快速制造技术方面的研究。

2 电子束填丝工艺的发展和研究