И швы крепки, и пушки наши быстры: электронно-лучевая сварка

электронно лучевая сварка Виды сварки

Каких только металлов нет в мире: множество сталей, алюминиевые сплавы, цветные металлы, чугун и т.д. С одними работать легко, с другими – очень сложно. А есть металлы, которые вообще не поддаются обычной сварке: они чрезвычайно активны химически и к тому же имеют очень высокую температуру плавления.

Их немного, и они довольно редкие: вольфрам, цирконий, молибден, тантал. Но их немногочисленность вовсе не означает, что с ними можно не работать. Нестандартным металлам – нестандартная технология. Это электронно-лучевая сварка с ее знаменитой электронной пушкой.

Технология высокого полета: физика ЭЛС

[box type=”info”]Главный и единственный источник тепла для плавки металлов в этом методе –  энергия электронов. Чтобы получить ее, нужна электронная пушка, формирующая узко направленный пучок электронов. Чтобы получить тепловую энергию, заряженные частицы сначала нужно ускорить, а затем притормозить.[/box]
как происходит сварка
Устройство электронно-лучевой сварки.

Это как раз и происходит с электронами в пушке. Такие действия возможны лишь в вакуумной среде. Так что электронно лучевая сварка – дело дорогое и относится оно к технологиям высокого полета: например, в космической или авиационной отраслях промышленности. ЭЛС незаменима в точном приборостроении. Ей подвластно все – даже швы с огромной глубиной плавления.

Все, что есть из самого сложного в сварке, поддается электронно-лучевой технологии для этого метода нет проблем. Она универсальная и… очень дорогая.

Плюсы и минусы ЭЛС

Сначала преимущества:

  • Высочайший коэффициент полезного действия. При всех прочих равных затраты энергии при ЭЛС в десять и больше раз, чем ее нужное количество во время ручной дуговой сварки.
  • Этом методов можно сваривать самые массивные детали: для соединения заготовок с краями толщиной в 20 см достаточно всего лишь одного прохода, в то время как другие технологии потребуют сварку в несколько слоев.
  • Весьма немаловажный фактор: этот метод сварки – один из самых безопасных.
сварка электронно-лучевым способом
Чертеж электронно-лучевой сварки.

Теперь недостатки:

  • Обязательное условие для работы – вакуумное пространство вокруг рабочего участка.
  • В шве могут встречаться специфические дефекты: в его корне иногда формируются полости и не проваренные участки.
  • Дороговизна оборудования, условий работы и расходных материалов.
  • Долгая и сложная настройка параметров перед работой, требующая кроме времени высокой квалификации мастера.

Как это делается: технология ЭЛС

Прежде всего нужно выставить правильный режим. Он формируется с учетом нескольких критериев, причем нельзя упускать из виду ни одного из них, они важны в равной степени.

схема сварки
Обозначения электронно-лучевой сварки.

Критерии, влияющие на определение режима сварки ЭЛС:

  • степень точности фокусировки луча;
  • уровень вакуумизации в сварочной камере;
  • длительность импульсов и пауз между ими;
  • уровень ускоряющего напряжения;
  • величина сварочного тока из выпускаемого луча;
  • скорость, с которой пучок перемещается по металлической детали.

Пучок электронов, выпускаемый из электронной пушки, распространяется в вакуумной камере. Размер этой камеры может быть самым разным, в основном он зависит от габаритов металлических заготовок, которые нужно сварить. Минимальный объем камеры составляет 10 см³. Что же касается максимальных размеров, то они могут составлять сотни кубических метров.

Поток из электронно-лучевой пушки оказывает давление, под которым формируется зона плавления и, соответственно, расплавление металла. Под этим же давлением на свариваемую металлическую поверхность начинается выделение энергии кинетической природы, которая нагревает металл – она превращается в тепловую.

Процесс разогрева и расплавления инициирует параллельные процессы реактивного излучения, испарения металла, выделения тепловых вторичных электронов. Импульсная лучевая сварка с очень высокой плотностью лучевой энергии и повышенной частотой колебаний вплоть до 500 Гц применяется и отлично работает при соединении деталей из металлов, которые легко испаряются.

Это, прежде всего, алюминий и магний. Такого рода технология дает возможность работать со швами максимальной глубины. Самое интересное, что с помощью такой же импульсной технологии отлично варятся тонкие листы металлов.

Не будет оборудования, не будет ЭЛС

Вся технология ЭЛС держится на ее уникальном оборудовании и принципе его действия. Речь о специально разработанных установках.

сварка электронно-лучевым способом
Схема сварки металлов.

Моделей таких установок несколько, они делятся на следующие типологические группы:

  • специализированные модели;
  • универсальные модели для работы под давлением 1 – 10 Па;
  • модели промежуточного вакуума с давлением до 10 Па;
  • установки для сварки в защитном газе с давлением выше 100 Па.

Также оборудование для ЭЛС подразделяется по типу своей конструкции:

  • установки камерного типа, если возможна откачка воздуха;
  • модели с локальной откачкой воздуха для создания вакуума только в точке сваривания;
[box type=”fact”]Все модели установок без исключения содержат обязательные элементы в виде блока питания и самой электронно-лучевой пушки.[/box]

И заключение напоследок

Электронно-лучевую технология сварки изобрели около 50-ти лет назад. И в течение этого времени она остается одним из самых продвинутых и эффективных методов работы с металлами. То, что вполне по плечу методу ЭЛС, совершенно невозможно произвести с помощью иных способов сварки.

[box type=”info”]Сложные и капризные металлы или их сплавы с супер-высокой температурой плавления или повышенной химической активностью, уникальная глубина проварки в заготовках с толстыми краями в один проход – все это можно сделать с помощью ЭЛС.[/box]

ЭЛС создавалась не для домашних гаражей и не для массового промышленного производства. Ее дороговизна и сложность исполнения всегда заставляет просчитывать целесообразность ее использования. Но есть отрасли, где такие подсчеты не нужны по определению: это авиационная и космическая промышленность.

Оцените статью
Добавить комментарий

Нажимая на кнопку "Отправить комментарий", я принимаю политику конфиденциальности.

Мы используем cookie-файлы для наилучшего представления нашего сайта. Продолжая использовать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием cookie-файлов.
Принять
Adblock
detector