Электронно-лучевая сварка — сущность, типы, преимущества. Лазерная сварка и другие инновационные сварочные технологии

  • Дата: 25.06.2019

Электронно-лучевая сварка основывается на принципе нагрева и расплавления соединяемых элементов, который осуществляется с помощью электронного луча. В роли излучателя, в данной ситуации, выступает . Он излучает такие частицы, как электрон, способные набирать скорость вследствие действия электрического поля. Такое поле характеризуется высоким уровнем напряженности. Электроны разгоняются до очень больших скоростей, которые можно сравнить со световой скоростью. Вследствие этого, они соединяются в тонкий луч, сконцентрированный от излучателя к свариваемой детали, выступающей в роли анода.

Часть 5: Титан и титановые сплавы, циркониевые и циркониевые сплавы. Электронный луч как источник сварки известен и используется в промышленности уже много лет. Концентрированный электронный пучок впервые использовался в сварке вакуумной камеры в Германии и Франции.

Это было исследование технологий и устройств. В Институте, в качестве подразделения, ответственного за разработку сварки в Польше, уже в шестидесятые годы планировалось проведение работ по строительству электронного сварочного аппарата и пуско-наладочным работам по производству этих устройств в Экспериментальном институте Института сварки с последующим их промышленным применением. Включая разработанную технологию сварки. Однако эти намерения не были реализованы из-за включения электронной сварки в тематический масштаб Института промышленной электроники.

Процесс электронно-лучевой сварки может быть выполнен только в вакууме, имеющие значение не ниже 4-10 мм рт. ст. Если это значение будет ниже, то большую часть энергии необходимо будет применить для ионизации и нагрева газов внешней среды. При встрече анода с электронами, последние свою кинетическую энергию отдают первым в виде тепла.

Планируемое сотрудничество между национальными исследовательскими центрами должно было быть проведено Институтом электроники, а затем специализированным Научно-исследовательским центром электроники. Эти устройства предназначены для разработки на основе результатов технологических исследований и технических средств, предоставляемых Институтом сварки.

Индикация напряжения пробоя относится к расстоянию между двумя живыми электродами, где нет электрического скачка при нормальных условиях. Значения напряжения пробоя увеличиваются в 3-4 раза в вакууме 10-6 мбар. Для повышения пробивного напряжения также можно использовать дополнительную изоляцию высокого или высокого давления. Прорывное напряжение также зависит от геометрии самого электрода. Если электрод изолирован керамикой, прорывное напряжение зависит только от пути утечки; Рабочее напряжение можно прочитать на графике.

Оборудование для электронно-лучевой сварки

Основной составляющей установки сварки электронными лучами выступает пушка (сварочно-электронная). Она предназначена для того чтобы получать и ускорять электроны. Помимо этого, она служит для собирания электронного луча. Пушка располагается непосредственно в вакуум-камере, в которую помещается свариваемый элемент и механизм перемещения детали.

Текущая эффективность водопропускных труб в основном зависит от типа используемого проводника. Общие значения этой характеристики показаны на диаграмме. В особых случаях необходимо учитывать необходимость рассеивания тепла от изоляционного элемента. Рисунок 7 Допустимое рабочее напряжение в зависимости от пути утечки.

Рисунок 8 Текущая пропускная способность различных материалов в зависимости от диаметра проволоки. В то время как высокое электрическое сопротивление в значительной степени связано с отсутствием щелочи в материале, фарфоровые и другие керамические изоляционные материалы содержат легко движущиеся электрические заряды. Чтобы избежать влияния примесей на поверхности керамических материалов, керамические компоненты могут быть дополнительно застеклены с помощью высокоплавкого стекла.

Выделяют следующие виды установок:

  • универсальные;
  • специализированные;
  • высоковакуумные;
  • промежуточного вакуума;
  • камерные.

Область применения электронно-лучевой сварки

Вышеописанный способ используется для сварки нескольких видов металлов, в частности, чистых, активных и тугоплавких. Также она применяется для чувствительных металлов к влиянию газов. В силу того, что возникают некоторые трудности при строительстве вакуумных камер внушительных размеров, вышеуказанным путем свариваются лишь небольшие детали.

При комнатной температуре прочность на изгиб керамики ниже, чем прочность на изгиб металла, но уже при температуре более 700 ° С прочность керамики превышает прочность металла. Причиной такого поведения является то, что пределы эластичности и растрескивания для керамических материалов сходятся и не могут быть уменьшены пластической деформацией. В отличие от металлов, керамические материалы не обладают значительной потерей прочности при высоких температурах.

Рисунок 9 Электрическое сопротивление различных изоляционных керамических материалов в зависимости от температуры. В случае необходимости тестирования на сжатие мы проводим тесты с нашими внешними партнерами. Катушки подвергаются воздействию высоких механических нагрузок и требуют, чтобы сжимающие напряжения возникали в центре керамики. Используя вышеуказанные принципы проектирования, можно производить высокопрочные проходы.

Схожими свойствами обладает сварка когерентным световым лучом, которая осуществляется посредством лазера т.е. . Световой луч, характеризующийся высоким содержанием энергии способен как сваривать, так и резать не только металлы, но и другие материалы. Этот процесс осуществляется без вакуума.

Как и любой другой вид сварки, электронно-лучевая имеет преимущества и недостатки .

Рисунок 11 Пример структуры соединения керамической изолированной трубы с металлическим фланцем. При работе с вакуумными устройствами приоритет отдается чистоте. Всегда рекомендуется использовать чистые перчатки без ворса. Вы никогда не можете коснуться внутренней поверхности вакуумного оборудования без перчаток, потому что отпечатки пальцев могут загрязнить систему.

Приведенная ниже информация необходима для обработки и очистки керамико-металлических компонентов. Подшипники для керамических деталей - металлические. Предпочтительным способом является установка керамических компонентов в систему через монтажный фланец. Компоненты могут быть приварены непосредственно в камеру, если соединение фланца невозможно. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать чрезмерного давления на керамику и точку пайки во время сварки. Контроль качества всех керамико-металлических компонентов состоит из визуального контроля, механического осмотра размеров, проверки герметичности в соответствии с техническими чертежами, производственными протоколами и сертификатами, одобренными клиентом.

  • Острые края и уплотнительные поверхности должны быть покрыты чистым пластиком.
  • При транспортировке перемещайте движущиеся части.
Обработка керамических деталей.

К плюсам относятся:

  • таким способом за один раз можно сваривать металлы, толщина которых находится в пределах – 0,1 до 200 мм;
  • в отличие от дугового способа, электронно-лучевая использует более чем в 10 раз меньше энергии;
  • такой способ отличается отсутствием концентрации расплавленного металла газами.

Главным недостатком электронно-лучевой сварки выступает необходимость в создании вакуума.

Храните керамические детали на всех вакуумных поверхностях только с чистыми, без ворса, без порошка перчатками. Процесс сборки и сварки должен выполняться в чистой комнате, отделенной от механического производства.

  • Избегайте загрязнения компонентов во время процессов сборки и сварки.
  • Используйте незамерзающие перчатки без порошка в процессе сборки.
Избегайте воздействия на керамические компоненты - металл.

Не подвергайте керамические компоненты - металлические удары, изгиб и термические напряжения. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать чрезмерного давления на керамику и точку пайки во время процесса сварки. Минимальное расстояние также зависит от конструкции керамико-металлического компонента и от сложности сборки. Альтернативные варианты охлаждения, например, через медный зажим, защищающий точку пайки от избыточного тепла. Зная температуру последующих сварочных процессов, можно выбрать подходящий материал для предварительного припоя.

  • Электронная сварка, лазерная сварка.
  • Пожалуйста, свяжитесь с нами для получения дополнительной информации.
  • Припой должен быть припаян только в вакууме или в защитном газовом щите.
Очистка керамических компонентов - металл.

Электронно-лучевая сварка - сварка, источником энергии при которой является кинетическая энергия электронов в электронном пучке, сформированном электронной пушкой.

Используется для сварки тугоплавких, высокоактивных металлов в космической, авиационной промышленности, приборостроении и др. Электронно-лучевая сварка используется и при необходимости получения высококачественных швов с глубоким проплавлением металла, для крупных металлоконструкций.

Промыть в посудомоечной машине промывкой щелочным моющим средством и деионизированной водой. Чистите в ультразвуковой ванне с использованием деионизированной воды и щелочного моющего средства. Используйте чистый спирт для удаления поверхностных вод или для очистки глазурованных поверхностей.

  • Проведите ультразвуковую очистку в цикле очистки, прерванную короткой промывкой.
  • Сушить, выдувая сухой, безмасляный, сжатый воздух или горячий воздух.
  • Перед установкой больших блоков очистите вакуумные компоненты.
Классификация сварочных процессов.

История

Первая установка для электронно-лучевой сварки была создана в МЭИ в 1958 году. В настоящее время выпускаются установки ЭЛУ-27, ЭЛСТУ-60, MEBW-60 и др.

Сущность

Электронно-лучевая сварка проводится электронным лучом в вакуумных камерах. Размеры камер зависят от размеров свариваемых деталей и составляют от 0.1 до нескольких сотен кубических метров.

Процесс сварки можно классифицировать по нескольким критериям. Ø После того, как прикрепили кромки деталей. При сварке расплавом края соединительных элементов приводят в состояние расплава, и после затвердевания образуется сварка. При сварке под давлением края стыка, независимо от того, нагреты они или нет, прижимаются друг к другу до тех пор, пока не будет достигнуто необходимое соединение.

Ø В соответствии с нагревом краев. Химическая сварка, когда края нагреваются и расплавляются локально теплотой, вырабатываемой экзотермической химической реакцией или литьем металла. Электрическая сварка, при которой края расплавляются теплотворным воздействием электрической дуги, без каких-либо механических нагрузок. Эта группа включает сварочные процессы с дуговой сваркой, обнаруженные или покрытые.

Плавление металла при электронно-лучевой сварке и образование зоны проплавления обусловлено давлением потока электронов в электронно-лучевой пушке, выделением теплоты в объеме твердого металла, реактивным давлением испаряющегося металла, вторичных и тепловых электронов и излучением.

Сварка производится непрерывным или импульсным электронным лучом. Импульсные лучи с большой плотностью энергии и частотой импульсов 100-500 Гц используются при сварке легкоиспаряющихся металлов, таких как алюминий, магний. При этом повышается глубина проплавления металла. Использование импульсных лучей позволяет сваривать тонкие металлические листы.

Электрохимическая сварка, при этом стыковые кромки электрически расплавляются дугой в среде инертного или восстановительного газа или в среде восстановительного газа. Термомеханическая сварка, при которой края стыка нагреваются химической реакцией, и соединение создается после механического напряжения. Эта группа включает газовые и термические процессы пламени, производимые давлением, а также процесс кузнечной сварки.

Электромеханическая сварка, где края нагреваются электрически, а соединение получается механическим напряжением. Эта группа включает в себя процесс сварки посредством электрического сопротивления и процесса сварки под головкой, в точках, в линию и т.д.

В камере, формирующей электронный луч, откачивается воздух вплоть до давлений 1-10 Па. Это приводит к высокой защите расплавленного металла от газов воздуха.

Приемы сварки электронными лучами

В электронно-лучевой сварке применяют следующие технологические приемы для улучшения качества шва:

  • сварку наклонным лучом (отклонение на 5-7°) для уменьшения пор и несплошностей в металле;
  • сварку с присадкой для легирования металла шва;
  • сварку на дисперсной подкладке для улучшения выхода паров и газов из металла;
  • сварку в узкую разделку;
  • сварку двумя электронными пушками, при этом одна пушка производит проплавление металла, а вторая формирует корень канала;
  • предварительные проходы для очистки и обезгаживания кромок свариваемых металлов;
  • двустороннюю сварку одновременно или последовательно;
  • развертку электронного луча: продольную, поперечную, Х-образную, круговую, по эллипсу, дуге и т. п.;
  • расщепление луча для одновременной сварки двух и более стыков;
  • модуляцию тока луча частотой 1-100 Гц. для управления теплоподачей в сварной шов.