4.8. Оборудование для лучевой сварки

При электронно-лучевой сварке (ЭЛС) металл плавится за счет превращения кинетической энергии электронов, бомбардирующих место сварки, в тепло. Электроны излучаются накаливаемым катодом и ускоряются электрическим полем. По линии сварки луч устанавливается с помощью магнитной отклоняющей системы. Устройства для получения электронного сварочного луча называются электронными пушками. Среди пушек Пл-104...Пл-108 имеются модели, устанавливаемые внутри вакуумной камеры, вне нее или в специальном отсеке. Например, пушка У752, устанавливаемая снаружи, применяется для однопроходной сварки больших толщин. Имеется много других моделей.

Для свободного движения электронов, уменьшения числа их столкновений с молекулами газов, обеспечения чистоты наплавленного металла, устранения его окисления, азотирования, уменьшения количества растворенных в нем газов процесс ведется в камерах с вакуумом 0,13×10^–3–0,13×10^–6 Па. Плотность энергии в электронном луче на два порядка больше, чем в дуге, что позволяет получать узкую и глубокую зону проплавления с металлом околошовной зоны, не претерпевшим значительных изменений. Шов по ударной вязкости может соответствовать основному металлу, а после термической обработки превосходит его. Вязкость околошовной зоны равна вязкости основного металла. ЭЛС в вакууме обеспечивает лучшие физико-механические характеристики металла сварного соединения по сравнению с аргонодуговой сваркой. Благодаря малому количеству теплоты, введенному в зону сварки, деформации изделий по сравнению с дуговой сваркой невелики. Луч позволяет проводить сварку в узких щелях, недоступных другим методам.

В вакуумные камеры установок ЭЛС можно помещать изделия достаточно больших размеров. Так, у установки У350 длина изделия достигает 4 м. Скорость сварки находится в пределах 10–100 м/ч.

Для перемещения изделия вдоль луча в процессе сварки в вакуумных камерах устанавливают координатные столы, вращатели, манипуляторы, а для повышения производительности — магазины, позволяющие переходить к сварке последующего изделия без извлечения из камеры предыдущего, что сопряжено с необходимостью длительной откачки воздуха из камеры.

При световой сварке проще фокусировать луч, можно выполнять сварку на воздухе, в защитной атмосфере и вакууме, а также точно дозировать энергию при сварке микросоединений в электронике. Источником луча здесь является лазер. Выпускают установки для сварки и термической обработки световым лучом.

4.9. Оборудование для плазменной сварки

Плазма — значительно ионизированный и нагретый до 6000–30 000°С газ, смесь нейтральных молекул, электронов и ионов с высокой электропроводностью. Под действием магнитных полей плазма образует поток, которым производится сварка, резка, напыление, термическая обработка металла, стекла, керамики и др. Плазма получается нагревом плазмообразующего газа в дуговом разряде или в индукторе. Мощность плазмотронов может достигать 1000 кВт, что превышает практические потребности. При плазменной дуговой сварке (рис. 4.5) дуга 2 горит между неплавящимся электродом 1 горелки и изделием 5. Канал 4 сопла 3 охлаждается водой. Плазменная струя 6 образуется за счет подаваемого в горелку газа: аргона, смеси аргона с водородом или гелием, азота, воздуха. При сварке плазменной струей дуга горит между вольфрамовым электродом 1 и соплом горелки.

Рис. 4.5. Плазменная горелка

Сварка плазменной дугой применяется для коррозионно-стойкой стали, титана, никелевых сплавов, молибдена, вольфрама и других материалов и по проплавляющему действию находится между аргонодуговой и электронно-лучевой сваркой. Возможность стабилизировать проплавление (поскольку этот процесс менее чувствителен к изменению длины дуги чем аргонодуговая сварка) позволяет применять плазменную дугу для сварки тонких листов. Плазменная дуга может обеспечить сварку встык без разделки и присадочного материала листов толщиной до 9,5 мм, а иногда и больше, требует меньше присадочного материала, обладает высокой производительностью. Для сварки материалов толщиной 0,025–0,8 мм применяют микроплазменную дугу (сила тока 0,1–10 А).

Для плазменной сварки подходят те же автоматы, что и для дуговой с заменой горелки, для микроплазменной — аппараты серий МПИ и МПУ. Для ручной плазменной и аргонодуговой сварки выпускается установка УПС-301.