26 Электроннолучевая сварка

Скорость, приобретаемая электроном при движении в ускоряющем поле, зависит только от разности потен­циалов. Например, при U = 10000 В скорость электронов v = 60 000 км/с.

Р егулируя величину и направление начальной ско­рости электронов, а также величину и направление напряженности электрического поля, можно заставить электроны двигаться по заранее рассчитанной траектории. Это позволяет управлять движением электронов, получать требуемые энергии электронов, плотность в пучке и т. п.

Способы формирования электронного пучка:

а — однокаскадная система без ускоряющего электрода; 6 — то же, с уско­ряющим электродом (анодом); в — система с комбинированной электростати­ческой и электромагнитной фокусировкой;

1– катод; 2 – прикатодный электрод; 3 – траектория крайних электронов пучка; 4 – свариваемое изде­лие; 5 – ускоряющий электрод (анод); 6 – кроссовер; 7 – фокусирующая магнитная линза; 8 – система отклонения пучка; 9 – фокальное пятно; а_в – половинный угол расхождения пучка после кроссовера; a_t — половин­ный угол сходимости пучка на изделии

Существует несколько систем электронных пушек. Наиболее просты, пушки, в которых электронный пучок формируется только с помощью прикатодного электрода, а анодом служит изделие (рис а). Недостатки такой пушки: малое расстояние между пушкой и изделием, низкая плотность энергии, отсутствие регулирования плотности энергии и т. п. Лучшими характеристиками обладают пушки, в конструкции которых имеется уско­ряющий электрод, находящийся под потенциалом изделия (рис. б).

Применение ускоряющего электрода с отверстием для прохождения пучка электронов позволяет увеличить расстояние между катодом пушки и свариваемым изделием, что облегчает наблюдение за процессом сварки, уменьшает опасность электрических пробоев и т. п. Наиболее совершенны пушки с комбинированной электростатической и электромагнитной фокусировкой тучка. Пушка состоит из катода прикатодного электрода, Ускоряющего электрода-анода и электромагнитной фоку­сирующей системы (рис в). Катоды электронных пушек должны удовлетворять ряду требований: они должны обла­гать высокими эмиссионными свойствами, устойчиво работать в условиях вакуума, используемого при сварке, [иметь достаточную долговечность и т. п. % Конструктивно катоды сварочных электронных пушек выполняют прямонакальными и с косвенным подогревом. Прямонакальные катоды более просты в изготовлении, но имеют ряд недостатков: трудно обеспечить Правильную геометрическую форму эмитирующей поверхности, изменяется форма пучка и др. Катоды с косвен­ным подогревом имеют более равномерную плотность эмиссии и они более долговечны. В некоторых конструк­циях сварочных пушек используют подогревные катоды, из гексаборида лантана LaB_e.

29. Технологические особенности сварки взрывом многослойных конструкций, биметаллических труб и переходников.

Переходники производимые сваркой взрывом выполняются из тех металлов и сплавов, сварка или соединение другим способом невозможна или не обеспечивает требуемых эксплуатационных характеристик. Например, зазоры, малый срок службы и тд. Переходники выполняются , например , из меди и алюминия, алюминия и железа и используются в производстве трансформаторов, электролизе алюминия.

Сильная искра или взрыв небольшого заряда вызывают явление — детонацию, т. е. рас­пространение пламени горения со скоростью около 2000 м/с.

Наибольшая плотность заряжания ВВ таких, как тринитротолуол (тротил), около 1,5 г/см³, а скорость детонации 7—8 км/с. Давление для ВВ типа тротила до­стигает 200–300 тыс. кгс/см², а скорость движения веще­ства – около 3/4 скорости детонации. Явления взрыва оказалось возможным использовать для сварки метал­лов. В ка­честве ВВ для сварки используют аммониты В-3, смеси аммонита с селитрой (30%+70%), имеющие плотность заряжания около 1,0 г/см³ и скорость детонации D от 2000 до 4000 м/с.

Сущность и схема сварки-двух пластин взрывом пред­ставлены. Одна из пластин неподвижно ус­танавливается на основание, а вторая пла­стина — над неподвижной пластиной на высоте h от ее поверхности. Заряд ВВ укладывают на поверх­ность пластины слоем толщиной Н,

П осле окончания подготовки к сварке заряд ВВ взры­вают электродетонатором, в результате чего вдоль слоя ВВ возникает плоская детонационная волна со ско­ростью D, а продукты взрыва (окись углерода, водяной пар, окислы азота и др.) сначала сохраняют свой объ­ем, а затем при расширении разлетаются в стороны по нормалям к свободным поверхностям заряда. Детонационная волна, имеющая высокую скорость и давление, сообщает участку металла пластины ско­рость соударения V с которой последняя движется к не­подвижной пластине. Установившийся процесс сварки взрывом характеризуется тем, что метаемая пластина на некоторой длине дважды перегибается: участок металла, на котором заряд ВВ продетонировал со скоростью V соударяется с неподвижной пластиной, наклонный участок и вместе с участком, остающийся в исход­ном состоянии, на кото­ром еще часть заряда ВВ не продетонировала движется со скоростью детонации

Сварка выполняется в воздухе, в воде, в вакууме. Взрывом успешно сваривают углеродистые конструк­ционные стали, легированные стали, медь, алюминий и их сплавы, титановые сплавы, ниобий, ванадий, цирко­ний, палладий и др.

Заготовки под сварку подготавливают так, чтобы геометрия рельефа свариваемых поверхностен была по­стоянной, структурная неоднородность металла соударя­ющихся поверхностей была минимальной, окислы и за­грязнения отсутствовали. Поэтому перед сваркой поверх­ности свариваемых деталей тщательно зачищают, обез­жиривают или протравливают.

Технологические параметры сварки: исходный зазор; плотность и высота заряда ВВ; скорость детонации.

Предварительный нагрев свариваемых поверхностей без их расплавления проводят с целью снижения энергозатрат, для повышения адгезии. Нагрев осуществляют разрядом накопителя электрической энергии.