Сварка электронным лучом

Электронным лучом в вакууме свариваются тугоплавкие и химически активные металлы (молибден, вольфрам, тантал, ниобий, цирконий, ванадий, уран и др.) и сплавы, используемые в качестве конструкционных материалов. Способность этих металлов поглощать водород, азот и кислород при сравнительно невысоком нагреве и связанное с этим охрупчивание сварных соединений вызывает необходимость производить их сварку в среде, содержащей минимальные доли примесей этих газов. В связи с высокой температурой плавления и снижением пластичности в результате рекристаллизации металла, используются источники с высокой концентрацией тепла, обеспечивающие эффективное расплавление металла и минимальные размеры зоны термического влияния.

При сварке электронным лучом нагрев осуществляется за счет бомбардировки металлического анода потоком электронов, испускаемых нагретым катодом. Схема установки изображена на рис. 241, а. Сварка ведется в камере 1 при давлении 10-4 ÷ 10-6 мм рт. ст. Электроны излучаются катодом 2, представляющим собой вольфрамовую спираль, нагретую до температуры выше 2400°С. При этом возникает значительная термоэлектронная эмиссия, обеспечивающая протекание тока от 10 та до 1 а.

Рис. 241. Новые методы сварки: а — схема сварки электронным лучом; б — схема сварки трением; в — схема обработки металла плазменной струей; г — схема диффузионной сварки.

Анодом является свариваемая деталь 3. Потенциал между катодом и анодом поддерживают в пределах от 10 до 150 кв. Под действием высокого электрического потенциала электроны, излучаемые катодом, разгоняются до больших скоростей. Энергия электронов зависит от их скорости и при одном и том же токе возрастает с повышением напряжения. Диапазон практически применяемых рабочих напряжений находится в интервале от 1500 в до 150 кв. Верхний предел ограничен тем, что при большем напряжении возникает жесткое рентгеновское излучение, проникающее сквозь стенки камеры. Электрооборудование установки состоит из накального и высоковольтного трансформаторов с выпрямительным устройством 5. Внутри камеры расположен стол 6 для крепления и перемещения свариваемых деталей, а снаружи — мотор 7 и редуктор 8 привода.

Вакуумная система состоит из форвакуумного насоса (10-2, мм рт. ст.), высоковакуумного, паромасляного насоса и системы вентилей с задвижками.

Для концентрации электронного потока в активном пятне его сжимают электростатическим полем фокусирующих линз в виде молибденовых или вольфрамовых колец или магнитным полем, создаваемым электромагнитной катушкой, помещенной в железное каркасе, через центральное отверстиекоторого проходит электронный луч. Отрицательное напряжение, подаваемое на фокусирующий колпачок 9, регулируется с помощью потенциометра 10. При сварке очень тонкого металла фокусировкой удается получить пятно нагрева площадью около 0,1 мм2. Размеры зоны проплавления можно регулировать изменением параметров режима сварки: электронного тока, напряжения, повторными прерываниями луча и скорости его перемещения по изделию.

При сварке электронным лучом в вакууме молекулы оставшегося газа, а также окислы, нитриды и карбиды испаряющегося основного металла ионизируются при бомбардировке электронами, а положительные ионы конденсируются у катода. Благодаря этому повышается чистота атмосферы в зоне сварки и удаляются неметаллические включения. Подвод тепла в зону сварки с помощью электронного луча исключает механическое воздействие на ванну, поэтому кратер отсутствует. Облегчается сварка малых толщин, ибо металл не выдувается из зоны плавления, контроль процесса легко осуществим.

 При сварке электронный луч невидим, заметно лишь плавление металла. Ширина шва получается равномерной, поверхность с лицевой и обратной стороны гладкая, зеркальная, кратеры отсутствуют. Этот способ нашел наиболее широкое применение в атомной технике при изготовлении оболочек тепловыделяющих элементов, в радиотехнической промышленности (изготовление деталей электронных ламп: катоды, металлические оболочки  и пр.) и в приборостроении.



 
 
Добавить предприятие
 


 
 
 
 
 
 
 
Тел.: (8552) 39-71-29
промышленные предприятия Условия использования материалов сайта Политика конфиденциальности
 
Создание сайта Вебцентр