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.).

Оставить комментарий