8. Сварка лазерным лучом (схема, сущность, особенности).

При лазерной сварке источником тепловой энергии служит мощный сконцентрированный световой луч, получаемый в специ­альных установках, называемых лазерами. В настоящее время основное применение имеют рубиновые лазеры с искусственным рубином, содержащим оксид алюминия (А1203) и небольшую до­бавку оксида хрома (Сг203). Такой лазер состоит из цилиндриче­ского рубинового стержня 1 (рис. II. 23), ксеноновой лампы 2, линзы 4 и охлаждающей системы 3. Торцы стержня отполированы и посеребрены. Один, служащий для выхода наружу светового луча, частично прозрачен. При вспышке ксеноновой лампы, питаемой разрядным током конденсаторов, атомы хрома рубинового кристал­ла переходят из нормального в возбужденное состояние. Однако через несколько миллисекунд они снова возвращаются в исходное состояние, беспорядочно излучая фотоны красного света. Поток их вдоль оси стержня вызывает излучение новых фотонов, которые попеременно отражаются от зеркальных торцовых граней, увеличи­вая этим интенсивность общего излучения. При накоплении определенного уровня фотонов они в виде потока красного света прорываются через полупрозрачный торец стержня наружу. Пройдя через линзу 4, сфокусированный пучок 5 попа­дает на изделие 6. Продолжительность импульса излучения лазерного пучка равна тысячным и миллионным долям секунды.

Рис. II. 23. Схема лазерной сварки.

Лазерной сваркой можно сваривать различные металлы толщиной до 0,5 мм. Его применяют также для получения отверстий в твердых спла­вах, тугоплавких металлах, алмазах, рубинах и др.

9. Сварка плазменной струей (схема, сущность, особенности).

Электронной плазмой называют сильно ионизированный газ, состоящий из нейтральных атомов и молекул, ионов и электронов. Для получения плазменной дуги соосно столбу дуги, горящей меж­ду катодом и анодом, в узком канале водоохлаждаемого медного сопла 3 специальной плазменной горелки (рис. II. 24) пропускают поток газа. При увеличении тока столб дуги в ограниченном стен­ками канала сопле горелки расширяться не может, поэтому за счет его сжатия, а также сжатия газовым потоком температура столба дуги и степень ионизации газа резко повышаются. Практически почти весь газ, проходящий сквозь столб сжатой дуги, ионизирует­ся и превращается в плазму.

Различают плазменную дугу прямого и косвенного действия. Дуга 4 прямого действия (рис. II. 33, а) горит между вольфрамовым электродом 1 (катодом) и изделием 5 (анодом). Температура такой дуги достигает 20000...30000 °С.

Дуга косвенного действия (рис. II. 24, б) горит между вольфра­мовым электродом 1 и медным соплом 3 горелки. Давлением потока газа ионизированный газовый поток выдувается из сопла горелки в виде яркого концентрированного пламени 4. Его температура до­стигает 15000 °С и выше. Ток к вольфрамовому электроду подводят через мундштук 2, а к корпусу горелки — вблизи сопла. В каче­стве плазмообразующего газа для сварки используют главным об­разом аргон. Плазменной дугой сваривают углеродистые и нержа­веющие стали, тугоплавкие и цветные металлы, а также неметалли­ческие материалы толщиной от нескольких десятков микрометров и больше.

Сварка плазменной дугой в отличие от дуговой электрической имеет следующие преимущества:

в плазменной сварке процесс сварки менее чувствителен к изменению длины электрической дуги;

процесс протекает с большей температурой;

имеет меньший диаметр дуги, которая имеет цилиндрическую форму;

дуга горит на малых токах — от 0,2 до 30 А.