Лазерная сварка

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 искусcтвенным рубином, содержащим оксид алюминия (Al₂O₃) и небольшую добавку оксида хрома (Сr₂O₃). Такой лазер состоит из цилиндрического рубинового стержня 1 (рис.8), 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. 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.

Диффузионная сварка в вакууме

Диффузионная сварка основана на взаимной диффузии атомов в поверхностных слоях контактирующих материалов, находящихся в вакууме при 133  10^5 Па или в атмосфере инертных защитных газов, нагретых до 400…1300 С и сжатых до 10…20 МПа. Нагреваются изделия индукционными токами высокой частоты, электронным лучом. Основное преимущество этого способа получение равнопрочного соединения без заметных изменений физико-механических свойств свариваемых соединений в зоне сварки.

Сущность процесса газовой сварки и резки.

Для получения сварного соединения при газовой сварке кромки основного и присадочного металла расплавляют пламенем горючих газов, сжигаемых в смеси с кислородом в специальных сварочных горелках. В качестве горючего газа наибольшее применение получил ацетилен, который при сгорании в кислороде дает температуру пламени, достаточную для сварки сталей и большинства других сплавов. Для сварки свинца, алюминия и пр., температура плавления которых ниже температуры плавления стали, могут быть использованы и иные горючие газы, например водород, природный газ и другие.

Наиболее часто газовую сварку применяют при изготовлении листовых и трубчатых конструкций из малоуглеродистых и низколегированных сталей толщиной до 3…5 мм, при исправлении дефектов в отливках из чугуна и бронзы, а также в производстве изделий из цветных металлов и их сплавов.

Свойства ацетилена и его получение

Химически чистый ацетилен С₂Н₂ бесцветный и имеет слабоэфирный запах. Технический ацетилен загрязнен примесями  сероводородом, аммиаком, придающими ему неприятный запах. При давлении 0,175 МПа, и одновременном нагреве выше 500 С происходит взрывчатый распад ацетилена по уравнению .

Если нагреть ацетилен до температуры, превышающей 150…180 С, то происходит образование новых соединений  бензола С₆Н₆, стирола С₈Н₈, что сопровождается выделением значительного количества тепла и может привести к взрыву ацетилена. При содержании ацетилена в смеси с кислородом (ацетилена 2…90 %) образуются смеси, взрывающиеся от искры или пламени.

Ацетилен получают в ацетиленовых генераторах, путем взаимодействия карбида кальция с водой.

Сварочные горелки. Сварочные горелки предназначены для смешивания в нужных пропорциях горючего газа и кислорода для образования пламени необходимой мощности, размеров и формы. По способу подачи горючего газа в камеру смешения различают горелки инжекторные (низкого давления) и безинжекторные .

Инжекторные горелки пригодны для использования ацетилена низкого давления. Принцип работы этой горелки основан на подсосе (инжекции) ацетилена струей кислорода. Кислород под давлением 0,2…0,4 МПа подается через ниппель 6 (рис.1) и регулировочный вентиль 6 в инжектор 4, который имеет узкое центральное отверстие (сопло). Выходя из отверстия сопла с большой скоростью, кислород создает в камере смешения 3 сильное разрежение. Ацетилен, имеющий более низкое давление, засасывается через ниппель 7, регулировочный вентиль 9, внутренний канал 5 рукоятки и продольные пазы инжектора 4 в камеру смешения 3. Здесь кислород и ацетилен образуют горючую смесь, которая по трубе 2 поступает в мундштук 1. На выходе из него при зажигании этой смеси образуется сварочное пламя. Необходимое соотношение газов в горелке регулируется кислородным 6 и ацетиленовым 9 вентилями.