熔焊工艺及设备第11章高能束流焊>高功率密度电子束的获取阴极用以发射电子，阳极相对阴极施加高电压以加速电子，控制极用来控制电子束流的强度，聚焦线圈对电子束进行会聚，偏转线圈可使束流产生偏转以满足加工的需要。1-阴极2-控制极3-阳极BY4-聚焦线圈5-偏转线圈6-真空泵7-工件图11-2高功率密度电子束获取示意图SchoolofMaterial Science&Engineering江苏科技大学材料学院
熔焊工艺及设备 School of Material Science & Engineering 江苏科技大学材料学院 第11章 高能束流焊 高功率密度电子束的获取 阴极用以发射电子，阳极相对阴极施加高电压以加速 电子，控制极用来控制电子束流的强度，聚焦线圈对电子 束进行会聚，偏转线圈可使束流产生偏转以满足加工的需 要。 图11-2 高功率密度电子束获取示意图 1-阴极 2-控制极 3-阳极 4-聚焦线圈 5-偏转线圈 6-真空泵 7-工件
熔焊工艺及设备第11章高能束流焊(1）电子的加速设阳极与阴极间所加电压（常称为加速电压）Ua=100 kV、加速后电子运动速度的增量为 V、电子的电量为e、电子的质量为m，则在电子束焊机中，加速电压一般为15～150kV。(2）电子束的功率密度假设聚焦后束斑直径 d = 0.5 mm，电子束流Ib=50mA ，U。=100kv则焦点处的功率密度PD Power Densitys'm"72。这说明申子束经加速并适当聚焦后，可在焦点附近获得高的功率密度。SchoolofMaterialScience&Engineering江苏科技大学材料学院
熔焊工艺及设备 School of Material Science & Engineering 江苏科技大学材料学院 第11章 高能束流焊 设阳极与阴极间所加电压（常称为加速电压） Ua=100 kV、加速后电子运动速度的增量为 v、电子 的电量为e、电子的质量为m，则 (1) 电子的加速 m 2eUa 在电子束焊机中，加速电压一般为15～150kV 。 (2) 电子束的功率密度 假设聚焦后束斑直径 d = 0.5 mm ，电子束流 Ib=50mA ， ,则焦点处的功率密度 PD(Power Density)可达 。这说明 电子束经加速并适当聚焦后，可在焦点附近获得高的 功率密度。 Ua 100kV 2.5 10 ( / ) 6 2 W cm
熔焊工艺及设备第11章高能束流焊(3）高能束流的聚焦>激光束的聚焦目前在激光焊中常用的聚焦系统有三种：透镜聚焦、反射镜聚焦和改进型的图11-3透镜聚焦原理图1-激光束2-透镜3-工件Schoolof Material Science&Engineering江苏科技大学材料学院
熔焊工艺及设备 School of Material Science & Engineering 江苏科技大学材料学院 第11章 高能束流焊 (3) 高能束流的聚焦 激光束的聚焦 目前在激光焊中常用的聚焦系统有三种：透镜聚焦、反 射镜聚焦和改进型的反射镜聚焦。 图11-3 透镜聚焦原理图 1-激光束 2-透镜 3-工件
熔焊工艺及设备第11章高能束流焊图11-4是反射镜聚焦系统的原理图。平面反射镜M1用以反射激光束，聚焦镜M2通常为抛物面反射镜。采用反射镜聚焦的主要特点是没有色差。改进型的反射镜聚焦反射镜聚焦的改型，它适用于中空的高阶模光束，光束的功率越高，该聚B焦系统的优点表现得越突出。ZM2M77777777777图11-4反射镜聚焦系统图11-5改进型反射镜聚焦M1-平面反射镜M2-抛物面反射镜SchoolofMaterialScience&Engineering江苏科技大学材料学院
熔焊工艺及设备 School of Material Science & Engineering 江苏科技大学材料学院 第11章 高能束流焊 图11-4反射镜聚焦系统 M1-平面反射镜 M2-抛物面反射镜 图11-5 改进型反射镜聚焦 图11-4是反射镜聚焦系统的原理图。平面反射镜M1用以反 射激光束，聚焦镜M2通常为抛物面反射镜。采用反射镜聚焦 的主要特点是没有色差。改进型的反射镜聚焦反射镜聚焦的 改型，它适用于中空的高阶模光束，光束的功率越高，该聚 焦系统的优点表现得越突出
熔焊工艺及设备第11章高能东流辉焦深是描述聚焦束斑特性的另一个参数，定义为焦点束斑直径d增加5%时在焦距方向上的相应变化范围。焦深可表示为为：L-65式中，焦距，D是入射光束直径，d是焦点处的束斑直径1.05dd图11-6焦深示意图Schoolof Material Science& Engineering江苏科技大学材料学院
熔焊工艺及设备 School of Material Science & Engineering 江苏科技大学材料学院 第11章 高能束流焊 焦深是描述聚焦束斑特性的另一个参数，定 义为焦点束斑直径d增加5%时在焦距方向上的相应 变化范围。 焦深可表示为为: d D f L 6.5 式中，f是焦距，D是入射光束直径，d是焦 点处的束斑直径。 图11-6 焦深示意图