Электронно-лучевая сварка
Электронно-лучевая сварка основана на использовании энергии, выделяющейся при столкновении потока ускоренных электронов со свариваемыми деталями. Кинетическая энергия электронов превращается в теплоту, которая расходуется на расплавление свариваемых деталей в зоне действия электронного луча.
Сварочная электронно-лучевая установка (рис. 14.10) состоит из вакуумной камеры 5 (вакуум « 540—3 Па создается вакуумным насосом 8), в которой размещена электронная пушка 4, подключенная к выпрямителю высокого напряжения 2. Электронная пушка предназначена для создания, ускорения, фокусировки электронного луча.
Электронный луч попадает в точку сварки за счет отклонения луча с помощью отклоняющих магнитных катушек 6 или с помощью механизма 7 перемещения свариваемых деталей — управление работой установки производится с пульта 1 через электрический вакуумный ввод 3.
В зависимости от ускоряющего напряжения электроны проникают в материал на глубину.
Под колпаком монтажного стола обязательно создается избыточное давление обеспыленного воздуха порядка 100 Па, что позволяет создать на рабочем месте атмосферу, содержащую не более 5 частиц (размером 1 мкм) в литре воздуха.
Монтажный стол питается от групповых или индивидуальных генераторов сварочных импульсов.
Машины точечной сварки различаются по способу подвода тока. На рис. 14.9 показаны способы «бесследной» сварки, позволяющие уменьшить вмятины от электродов с одной стороны свариваемого изделия: а — путем увеличения рабочей поверхности одного из электродов; б — путем сварки на плоском электроде; в — путем введения промежуточной плоской пластины; г — путем косвенного токоподвода (с одной стороны ток подводится электродом с нормальной контактной поверхностью, а с другой — электродом с большой контактной поверхностью; д, е — путем оптимизации мест приложения усилий сжатия; ж — путем односторонней многоточечной сварки (особенно для тонколистовых изделий); з — путем двустороннего токоподвода от спаренного трансформатора (одновременная сварка двух точек позволяет качественно сваривать детали большой толщины).
где U — ускоряющее напряжение, В; р — плотность материала, г/см3.
Например, при ускоряющем напряжении 50 000 В электроны проходят путь в алюминии 19,4 мм, в стали — 6,8 мм, в вольфраме — 2,7 мм. Отношение глубины шва к ширине проплавления может достигать 15 мм (для швов, полученных, например, аргонодуговой сваркой, это соотношение не превышает 0,5).
Основные преимущества электронно-лучевой сварки: возможность сваривать тугоплавкие металлы, детали разных и значительных толщин, отсутствие деформации деталей, сохранение структуры и физико-механических свойств материала деталей в зонах, прилегающих к сварному шву, химическая чистота и вакуумная плотность сварного шва, отсутствие прожогов и выплесков металла (даже при сварке деталей малых толщин), возможность сварки в труднодоступных местах.
Металлы можно сваривать без нагрева до высоких температур и перевода их в расплавленное состояние. Прочное соединение металлов в твердом состоянии происходит вследствие образования металлических связей на свариваемых поверхностях при их совместном деформировании.