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.