轟擊焊接件的高速電子能稍微穿透到金屬焊接件表面的下層,在該處與零件撞碰并釋放出大部分能量。此能量z*初傳遞給點陣的電子,然后傳給整個點陣,并加劇點陣的振動,使溫度顯著升高,從而使金屬局部熔化和蒸發(fā)。蒸發(fā)蒸氣的密度當然比固體低得多,在蒸氣觸動熔融材料的情況下,電子束更易透進。電子束和此蒸氣的相互作用便在該區(qū)域形成等離子體。電子束、等離子體以及它們和材料的相互作用,獲得非常大的穿透能力,而得到對接合有利的大的深寬比。熔深H與熔化寬度B的比值簡稱深寬比。z*近證明,熔融區(qū)域形狀和深度與電子束功率密度有關,隨著功率密度增加,熔深增大。熔深與功率密度的關系曲線示于圖10-127。
電子束焊接過程示于圖10-128。當高功率密度的電子束轟擊到零件表面時,s*先在P1處穿透表面一個很小的深度Xm,這Xm薄層基本上能透過高速電子。接著在較深區(qū)域內(nèi),經(jīng)過多次碰撞,電子束被散射,使零件內(nèi)部一個梨形體積范圍內(nèi)的溫度升高、材料熔化、內(nèi)部壓力增大(圖10-128(a))。在此內(nèi)壓力作用下,零件表面的Xm薄層裂開一個小口O
1,內(nèi)部高壓高溫的液體蒸發(fā)所形成的蒸氣流,從裂口01中噴射出來,并在小口周圍形成一個液態(tài)的環(huán)形堤壩。之后這個環(huán)形堤壩對蒸氣流的噴射起到了阻擋和壓縮作用(圖10-128(b))。由于梨形區(qū)域內(nèi)材料的氣化,密度減小,因而電子的散射減弱,同時由于蒸氣在高速電子碰撞下電離,起等離子弧的自磁壓縮效應,電子束將不僅能繼續(xù)穿過密度較低的蒸氣,而且又被聚集起來打向第一個梨形區(qū)域的底部P
2。
這樣,整個過程又重新從P
2的位置上開始重復進行(圖10-128( c))。電子束將再次穿透一個很小深度Xm,加熱下一個梨形區(qū)域(圖10-128(d))。如此反復,直到電子束的能量耗盡為止。
當電子束轟擊點移開之后,由于表面張力的作用,零件表面上的液體環(huán)形堤壩又從裂口O
1流回到零件內(nèi)部,匯成內(nèi)部的材料蒸氣,一起冷凝下來形成焊縫。