СВАРКА, РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Лазерная и электронно-лучевая сварка

В настоящее время все более широко используются тугоплав­кие, жаропрочные, коррозионностойкие, радиационностойкие ма­териалы.

Для их соединения требуются специальные виды сварки плав­лением, где температура в зоне сварки достигает величины в 1000 раз большей чем у традиционных источников. Такие температуры даст поток электронов или фотонов. Высокая плотность энергии в малом пятне нагрева — вот те преимущества, которые дают аван­гардные виды сварки.

Электронно-лучевая сварка. Основной компонент—элект­ронный луч, который создается специальным прибором, электрон­ной пушкой, которая схематично представлена на рис. 25.

Пушка имеет катод 2, который может нагреваться до высоких температур. Катод размещен внутри прикатодного электрода 3. На некотором расстоянии от катода находится ускоряющий электрод (анод) 4 с отверстием. Электроны, выходящие из катода, фокуси­руются с помощью электрического поля между прикатодным и ус коряющим электродами в пучок, диаметром, равным диаметру от­верстия в аноде 4. Положительный потенциал ускоряющего элект­рода может достигать нескольких десятков тысяч вольт, поэтому электроны, излучаемые катодом, на пути к аноду приобретают зна­чительную скорость и энергию. Питание пушки электрической энергией осуществляется от высоковольтного источника постоян­ного тока 5.

Для увеличения плотности энергии в луче после выхода элек­тронов из первого анода электроны фокусируются магнитным по­лем в специальной магнитной линзе 6.

Сфокусированные в плотный пучок летящие электроны уда­ряются с большой скоростью о малую площадку (пятно нагрева) на изделии 7, при этом кинетическая энергия электронов вслед­ствие торможения превращается в теплоту, нагревая металл до очень высоких температур.

Для перемещения луча по свариваемому изделию на пути элек­тронов помешают магнитную отклоняющую систему 7, позволя-

Рис. 25. Установка электронно-лучевой сварки

ющую устанавливать луч точно по линии сварки.

Сам по себе электронный луч может достигать таких значе­ний, что делает возможным применение его при сварке больших толщин — до 500 мм.

Лазерная сварка. Это принцип использования светового луча, который генерирует оптический квантовый генератор. В чем его суть? За счет поступления электрической, химической или другой энергии атомы активного вещества переходят в возбужденное со­стояние. Через некоторое время возбужденный атом сам начинаеі излучать полученную энергию в виде фотона и затем возвращается в свое исходное состояние.

Из всех генераторов излучения (лазеров) для сварки наиболее подходят их газовые и твердотелые модификации. На рис. 26 дана принципиальная схема твердотелой лазерной сварочной установ­ки.

Сама установка состоит из рабочего тела 3, лампы накачки 7.

з

обеспечивающей световую энергию для возбуждения атомов ак­тивного вещества-излучателя. Полученное излучение фокусирует­ся и направляется с помощью оптической системы 2 на сваривае­мое изделие 4.

Такая установка может осуществлять сварку через прозрач­ные оболочки. Сегодня лазерный аппарат может обеспечить глу­бину проварки до 15 мм.

Лазерный сварщик будет применяться более широко, когда будут устранены его недостатки: низкий КПД, недостаточная мощ­ность, высокая стоимость.