Электроию-лучсвая сварка
Электронный луч получается в вакуумном приборе — электронной пушке (рис. 165). В вакууме с раскаленного катода выделяются электроны, которые направляются к анод* — свариваемой детали.
Вышедшие с поверхности раскаленного катода электр< НЫ ускоряются ЗЛЄКТ] ическим полем, создаваемым специальным устройством на пути прохождения электронов от катода к свариваемому изделию. В результате этого электроны приобретают значительную скорость и энергию.
Для получения электронного луча электроны фокусируются магнитным полем, создаваемым специальным устройством. Таким обра-
|
Рнс. 165. Принципиальная схема установки-для сварки электронным лучом: 1 — катодная спираль, 2 — фокусирующая головка катода, 3 — первый анод с отверстием, 4 — фокусирующая магнитная катушка для регулирования диаметра пятна нЯгрева на изделии, 5 — магнитная система отклонения пучка, 6 — свариваемое изделие, 7 — высоковольтный исті) .ник постоянного тока для питания катода |
зом, регулирование скорости подачи электронов в луч достигается электри-reci им полем, а концентрация электронов в луче — магнит - ным. полем. Сфокусированные в плотный пучок электроны, ударяясь о малую площадку на свариваемом изделии, вследствие резкого торможения огдают твою энергию металлу, который нагревается в месте сварки до очень высокой температуры.
Для управления лучом при сварке служит магнитная отклоняющая система. Предотвращение возможности возникновения дугового разряда ь пушке достигается глубоким вакуумом порядка 1СГ 4 мм рт. ст., создаваемым насосной системой сварочной установки.
Электронный луч можно подавать на изделие непрерывно и импульсами. Уп эавление энергией луча ведется с помощью прерывателя, включенного в цепь питания управляющего электрода.
Плотность электрической энергии в луче можно регулировать изменением напряженности магнитного поля фокусирующей линзы, что дает возможность регулировать температуру нагрева свариваемого материала.
Высокая концентрация энергии при электронно-лучевой сварке позволяет сваривать металл большой толщины (до 300 мм за один проход).
Удельная тепловая мощность электронного луча в сотни и тысячи раз больше, чем удельная тепловая мощность обычной сварочной дуги. Если обычная сварочная дуга при напряжении 20 В, токе 200 А и диаметре 10 мм имеет плотность энергии ~4‘ Ю7 Вт/м2, то электронный луч при напряжении 100 кВ, токе 8 мА и диаметре 0,05 мм имеет плотность 4 • 1011 Вт/м2, т. е. в 10 000 раз больше. Это обеспечивает при сварке электронным лучом более высокие скорости сварки, узкие и глубокие швы, малый нагрев металла околошовной зоны и, как следствие этого, низкие сварочные деформации и повышенную прочность металла шва и сварного соединения.
Оборудование для. варкч электронным лучом. Применяют два вида установок для сварки: с низким (до 35 кВ) и с высоким (35—150 кВ) ускоряющим напряжением. В СССР впервые в 1958 г. создана для сварки электронным лучом установка модели МВТУ-МЭИ. В настоящее время серийно изготавливаются для электронно-лучевой сварки установки ЭЛУ различных типов, которые позволяют сваривать стали толщиной до 50 мм. Проектируются установки предназначенные для сварки стали толщиной
1U) мм и более В качестве примера можно при - вілги краткие технические данные электроннолучевой установки У86, выпусг“Змой промышленностью: диаметр — 2000 мм, длина —
-W00 мм, объем камеры — 10 м3, количество электронных пушек — 3.
Высоковольтные горелки (100—150 кВ) дают тонкий луч (0,127 мм и более) и обладают глубокой проникающей способностью. Лучом можно манипулировать на расстояниях до 900 мм от изделия, что очень ценно для сварки в труднодоступных местах Луч можно применять для получения сварных швов сложной геометрии.
В настоящее время рассматриваются планы создания аппаратуры для сварки электронным лучом с ускоряющим напряжением в 500 кВ.
За рубежом созданы установки плазменно - яі. ектронного луча и электронно-лучевой сварки с лучом,. выведенным из вакуумной камеры в атмосферу (рис. 166).
Облчсти применения электронно-лучевой сварки. В настоящее время эле* фоннс-лучевая сварка широко применяется в электронной и атомной промышленности, в само лето - и ракетостроении. Она используется также для изготовления свашых шестерен, режущего инструмента, узлов энергетических установок. Применяется сварка крупногабаритных конструкций установкой вакуумных камер только на место соединения, тогда как вся конструкция остается в атмосфере. Имеется большой опыт в техно-
|
Рвс. 1ь6. Схема сварки электронным лучпм на воздухе: _ , I — катод, 2 — анод, 3 — фокусирующее устройство, 4 — сопло, 5 — свариваемое изделие |
логии электронно-лучевой сварки редких итуго - плавких мета шов, высокопрочных и жаропрочных сплавов.
Перспективы применения электронно-лучевой сварки значительны: сварка ответственных строительных конструкций (балок, колонн и т. п.), резервуаров, работающих под большим давлением, арматуры и узлов парогенераторов, турбин, узлов двигателей внутреннего сгорания.
В будущем электронно-лучевая сварка может быть применима в условиях космоса (по-, стройка и ремонт орбитальных станций и пр.).
