Электронно-променеве зварювання

Сутність процесу полягає в використанні кінетичної енергії потоку електронів, що рухаються з високими швидкостями в вакуумі. Для зменшення втрати кінетичної енергії електронів за рахунок зіткнення з молекулами газів повітря, а також для хімічної і теплової захисту катода в електронній гарматі створюють вакуум порядку 10-4... 10-6 мм рт. ст.

При зварюванні електронним променем проплавление має форму конуса. Плавлення металу відбувається на передній стінці кратера, а розплавляється метал переміщається по бічних стінок до задньої стінки, де він і кристалізується.

Малюнок 1. Схема перенесення рідкого металу при електронно-променевого зварювання

 

1 - електронний промінь; 2 - передня стінка кратера;

3 - зона кристалізації; 4 - шлях руху рідкого металу

Проплавление при електронно-променевого зварювання обумовлено в основному тиском потоку електронів, характером виділення теплоти в обсязі твердого металу і реактивним тиском випаровується металу, вторинних і теплових електронів і випромінюванням. Можлива сварка безперервним електронним променем. Однак при зварюванні легкоиспаряющихся металів (алюмінію, магнію та ін.) Ефективність електронного потоку і кількість виділяється у виробі теплоти зменшуються внаслідок втрати енергії на іонізацію парів металів. На практиці електронно-променеву зварювання виконують при ускоряющем Електронно-променеве зварювання здійснюється в більшості до випадків без подачі присадочного матеріалу. Опуклість шва, як правило, відсутня. Переваги: ​​фокусування електронного променя можна отримати пляма нагріву діаметром 0,0002 ... 5 мм, що дозволяє за один прохід зварювати метали товщиною від десятих часток міліметра до 200 мм.

 

 

Техника сварки

При сварке электронным лучом проплавление имеет форму конуса . Плавление металла происходит на передней стенке кратера, а расплавляемый металл перемещается по боковым стенкам к задней стенке, где он и кристаллизуется.

1 - электронный луч; 2 - передняя стенка кратера;
3 - зона кристаллизации; 4 - путь движения жидкого металла

Рисунок 1. Схема переноса жидкого металла при электронно-лучевой сварке

Проплавление при электронно-лучевой сварке обусловлено в основном давлением потока электронов, характером выделения теплоты в объеме твердого металла и реактивным давлением испаряющегося металла, вторичных и тепловых электронов и излучением. Возможна сварка непрерывным электронным лучом. Однако при сварке легкоиспаряющихся металлов (алюминия, магния и др.) эффективность электронного потока и количество выделяющейся в изделии теплоты уменьшаются вследствие потери энергии на ионизацию паров металлов. На практике электронно-лучевую сварку выполняют при ускоряющем Электронно-лучевая сварка осуществляется в большинстве к случаев без подачи присадочного материала. Выпуклость шва, как правило, отсутствует. Преимущества: Фокусировкой электронного луча можно получить пятно нагрева диаметром 0,0002 ... 5 мм, что позволяет за один проход сваривать металлы толщиной от десятых долей миллиметра до 200 мм.

 

Сварка электронным лучом имеет значительные преимущества:

  1. Высокая концентрация ввода теплоты в изделие, которая выделяется не только на поверхности изделия, но и на некоторой глубине в объеме основного металла. В результате можно получить швы, в которых соотношение глубины провара к ширине до 20:1 и более. Появляется возможность сварки тугоплавких металлов (вольфрама, тантала и др.), керамики и т.д. Уменьшение протяженности зоны термического влияния снижает вероятность рекристаллизации основного металла в этой зоне.
  2. Малое количество вводимой теплоты. Как правило, для получения равной глубины проплавления при электронно-лучевой сварке требуется вводить теплоты в 4 ... 5 раз меньше, чем при дуговой. В результате рез ко снижаются коробления изделия.
  3. Отсутствие насыщения расплавленного и нагретого металла газами. Наоборот, в целом ряде случаев наблюдается дегазация металла шва и повышение его пластических свойств. В результате достигается высокое качество сварных соединений на химически активных металлах и сплавах, таких как ниобий, цирконий, титан, молибден и др. Хорошее качество электронно-лучевой сварки достигается также на низкоуглеродистых, коррозионно-стойких сталях, меди и медных, никелевых, алюминиевых сплавах.

Недостатки электронно-лучевой сварки:

  1. Возможность образования несплавлений и полостей в корне шва на металлах с большой теплопроводностью и швах с большим отношением глубины к ширине;
  2. Для создания вакуума в рабочей камере после загрузки изделий требуется длительное время.

Электронно-лучевая сварка осуществляется в большинстве к случаев без подачи присадочного материала. Выпуклость шва, как правило, отсутствует. Следовательно, разделка кромок нежелательна.