Электроннолучевая сварка

Электроннолучевая сварка (ЭЛС) – сварка плавлением, при которой для нагрева используется энергия ускоренных электронов. Электронный луч это сжатый поток электронов, перемещающихся с большой скоростью от катода к аноду в сильном электрическом поле. При соударении электронного потока с твердым телом до 90% кинетической энергии электронов переходит в тепловую. Температура в месте соударения достигает 5000…6000^оС.

Схема формирования сварного шва показана на рис. 4.16. При сварке электронным лучом теплота выделяется непосредственно в самом свариваемом металле, вызывая плавление и частичное испарение металла. 1.

Расплавленный металл заготовок 4 вытесняется из зоны сварки давлением паров металла (парогазовый канал 2). Расплавленный металл распределяется по сварочной ванне неравномерно: фронт расплава 5 (передняя стенка канала) имеет толщину 0, 05…0, 5 мм, а сзади электронного луча 3, ближе к верхней части ванны, сосредоточен основной объем расплава 6. При кристаллизации этого основного объема и образуется сварной шов

Особенности ЭЛС заключающиюся в следующем: Из-за наличия зазора между свариваемыми заготовками, частичного испарения и выброса материала заготовок наблюдается занижение уровня сварного шва. Остаточные магнитные поля в деталях из ферромагнитных материалов отклоняют электронный луч от плоскости стыка заготовок. Поэтому после сборки заготовок, непосредственно перед сваркой, необходимо их размагнитить. Перед сваркой необходимо провести специальную разделку поверхностей стыка заготовок, которая обеспечит оптимальные условия формирования сварного шва и повысит точность сварки. Для защиты поверхностей свариваемых заготовок от брызг расплавленного металла необходимо использовать экраны. Обычно ЭЛС производится в вакуумных камерах при давлении 10…3Па. Вакуум обеспечивает беспрепятственное перемещение электронов и защиту от окисления катодной нити и зоны сварки.

Рис. 4.16. Схема электронно-лучевой сварки: 1 – сварной шов; 2 – парогазовый канал; 3 – электронный луч; 4 – заготовки; 5 – фронт расплавленного металла; 6 – основной объем расплавленного металла.

Высокая концентрация энергии в сфокусированном луче (до (5…7, 5)10⁴ Вт/мм2) реализует кинжальное плавление материала заготовок (отношением глубины шва к его ширине до 1: 30) с узкой з.т.в.

ЭЛС позволяет сваривать большинство токопроводящих материалов (легированные и высоколегированные стали; титановые, вольфрамовые, танталовые, ниобиевые, циркониевые, молибденовые и никелевые сплавы; некоторые керамики). Минимальная толщина свариваемых заготовок составляет 0, 02 мм, максимальная – 100 мм. ЭЛС применяют для соединения малогабаритных (электроника, приборостроение, часовая промышленность) и крупногабаритных деталей (диски диаметром 50 …2300 мм; цапфы; валы; рычаги; трубные и корпусные изделия).