Тема 3.2. Принцип сварки электронным лучом в вакууме

Сущ­ность процесса сварки электронным лучом в вакууме со­стоит в использовании кинетической энергии электронов, быстро движущихся в глубоком вакууме. При бомбарди­ровке электронами поверхности металла подавляющая часть кинетической энергии электронов превращается в теплоту, которая и используется для расплавления ме­талла.

Для сварки необходимо получить свободные электроны, сконцентрировать и сообщить им большую скорость, с целью увеличения их энергии, которая должна превра­титься в теплоту при торможении электронов в сваривае­мом металле. Схема электроннолучевой сварки представлена на рис. 32. Получение свободных электронов достигается приме­нением раскаленного металлического катода, эмитирую­щего электроны. Ускорение электронов обеспечивается электрическим полем с высокой разностью потенциалов между катодом и анодом.

Фокусировка - концентра­ция электронов достигается использованием магнитных полей. Резкое торможение электронного потока происхо­дит автоматически при внедрении электронов в металл. Электронный луч, используемый в сварке, создаётся в специальном приборе - электронной пушке.

Рис. 32. Электроннолучевая сварка: 1 - электрический вакуумный ввод;

2 - электронная пушка; 3 - электромагнитная фокусирую­щая линза;

4 - вакуумная камера; 5 - электронный луч; 6 - сва­риваемое изделие;

7 - механизм перемещения изделия; 8 - ваку­умный насос.

Характерная особенность сварки электронным лучом - возможность получения сварных соединений при минимальных затратах теплоты на расплавление металла.

Высокая концентрация энергии в луче позволяет получать швы не только с минимальной зоной расплавленного металла, но и соединения, металл которых в околошовной зоне не претерпевает значительных изменений вследствие ввода минимального количества теплоты и значительных скоростей охлаждения.

Сварка электронным лучом расширяет область применения сварных соединений. Электроннолучевая сварка находит применение для соединения как малогабаритных изделий электроники, так и различных крупногабаритных изделий длиной и диаметром в несколько метров.

В настоящее время электроннолучевая сварка широко и эффективно применяется в электронной и атомной промышленности, самолётостроении, ракетной и космической промышленности.

Эксплуатация изделий, сваренных электроннолучевой сваркой показала высокую работоспособность таких соединений в самых сложных условиях.

Вопросы для проверки

1. Что такое электрон, каким он обладает зарядом?

2. Где используется энергия электрона?

3. Можно ли изменять траекторию движения злектрона?

4. Что понимается под электронным нагревом?

5. Какой энергией обладает электрон перед ударом о поверхность обрабатываемого металла?

6. В чём сущность электроннолучевой сварки?

7. Какими преимуществами и недостатками обладает электроннолучевая сварка?

Раздел 4. Сварка лазером

Лазерная сварка основана на том, что при боль­шом усилении световой луч способен плавить металл. Для получения такого луча применяют устройства, называемые лазерами. Концентрация светового луча позволяет создавать высокие температуры (плавления) в месте предполагаемого соединения изделий. В отличие от дуговой сварки лазерный метод позволяет производить тепловое воздействие в узколокальной зоне, отсюда и небольшая зона термовлияния, что благоприятно сказывается на общих характеристиках материала и всего изделия в целом. Лазерная сварка и резка не только высокопроизводительный и высококачественный процесс, но и, подчас, единственно возможный при выполнении соединений. Например, лазерную сварку можно производить через светопроницаемую защитную переборку (стенку). Изучение данного раздела расширяет технический кругозор инженера, специалиста – сварщика. Для закрепления пройденного материала раздела студенту предлагаются вопросы для самопроверки. Проверка освоения дисциплины отрабатывается тестом №8 блока текущего контроля. Для лучшего восприятия теоретического материала текст сопровождается пояснительными рисунками.