Електронно-променеве зварювання: область застосування, технологія і режими

Для вузькоспеціалізованих галузей промисловості, де використовуються високоактивні метали, часто застосовуються нестандартні технології. Це обумовлено тим, що звичайними методами дуже складно домогтися поставлених результатів необхідної якості. Електронно-променеве зварювання є методом з’єднання металевих виробів, в якому в якості основного джерела енергії для розплавлення і досягнення потрібної температури виступає кінетична енергія електронів. Вона з’являється в пучку, який випускається відповідною установкою, в якості якої виступає електронна гармата. Також тут потрібно забезпечувати захист за допомогою ізоляції від зовнішніх факторів шляхом їх усунення, а не заміщення, як це відбувається в інших методиках.


Електронно-променеве зварювання

Дана методика далеко не так широко поширена, як інші. Тут безліч складнощів у використанні самого обладнання, обслуговування і так далі. Проте, це відносно безпечний і екологічно чистий метод, майже не піддає небезпеці здоров’я зварювальника. Дана техніка випускається протягом більш ніж півстоліття.

Галузь застосування

Основною сферою застосування є зварювання тугоплавких металів, які застосовуються в авіаційній і космічній галузях. Завдяки своїй тонкощі роботи установки електронно-променевого зварювання знаходять застосування в приладобудуванні. Також ведеться робота з активними металами, складно переносять контакт з газами та іншими елементами. Якщо потрібно зварити шов, в якому потрібна велика глибинапроплавлення, то слід використовувати саме такий спосіб.

Великі металоконструкції, в яких метал має високі якостями зносостійкості і важко піддається температурній обробці, може бути легко зварений таким методом. Електронно-променеве зварювання справляється з багатьма складними роботами. Для неї практично немає проблемних металів, так що всі складні варіанти зварювання проводяться з її допомогою.

переваги

Технологія електронно-променевого зварювання має ряд істотних переваг, якщо порівнювати її з іншими методиками з’єднання металу. Серед основних плюсів варто відзначити:

  • Тут дуже високий коефіцієнт корисної дії, що дозволяє витрачати в 10, а то і в 15 разів менше енергії, ніж це потрібно для ручної зварки;
  • Завдяки високій концентрації енергії, тут можна всього за один прохід зварити метал товщиною до 20 см, тоді як при використанні інших методів потрібна була б багатошарова зварка;
  • Це досить безпечний спосіб застосування зварювання, який не ставить під життя людини сильно великій небезпеці;
  • Тут відсутній процес насичення розплавленого металу зварювальними газами, а також тими, які знаходяться в атмосфері.

недоліки

Незважаючи на ряд явних переваг, які істотно виділяють методику серед інших, тут є і свої недоліки:

  • Процес в робочій камері неможливий без створення вакууму навколо місця зварювання;
  • У корені шва можуть утворюватися порожнини і не проварити, який призводять до погіршення експлуатаційних характеристик;
  • Устаткування має високу вартістю і для багатьох сфер є недоступним;
  • Налаштування відбувається дуже довго, так що далеко не завжди зручно створювати шви таким способом.

режими

Для проведення якісного процесу зварювання, слід враховувати всі особливості налаштувань, а також металу, з яким ведеться робота. До основних параметрів, які визначають режим, відносяться:

  • Прискорювальна напруга;
  • Величина струму в нововведенні промені;
  • Швидкість пересування пучка по поверхні свариваемой заготовки;
  • Точність фокусування променя;
  • Тривалість пауз і імпульсів;
  • Ступінь вакуумізації.

Самі режими для кожного типу зварюваного металу виглядають наступним чином:

вид металу

Товщина заготовки, мм режим зварювання

Ширина шва, мм

Напруга прискорює, кВ Величина струму на промені, мА Швидкість зварювання, м / год
вольфрам

0,5

19 45 60

1

1

21 77 50

1,5

Тантал

1

2 50 50

1,5

Сталь марки 18-8

1,5

19 55 65

2

20

21 270 50

7

35

21 500 20

Сплав молібдену і вольфрам

0,5 + 0,5

19 47 44

1

технологія

Електронно-променеве зварювання здійснюється за допомогою пучка електрона, який поширюється у вакуумній камері.

Мінімальний розмір становить від 10 квадратних сантиметрів, а максимальний може перевищувати кілька сотень кубічних метрів. Освіта зони проплавлення, а також саме розплавлення металу в певному місці здійснюється за допомогою тиску потоку, яке виходить в електронно-променевої гармати. Коли даний потік під тиском впливає на поверхню, то виділяється кінетична енергія, що поглинається металом, що призводить до підвищення його температури. Згодом це розплавляє конкретну ділянку.

Даний процес супроводжується реактивним тиском випаровується металу, випромінюванням, а також виділенням теплових і вторинних електронів. Зварювання проводиться за допомогою імпульсного або безперервного променя. Якщо застосовуються імпульсні промені, у яких спостерігається більш висока щільність випромінюваної енергії, а також підвищена частота, що досягає до 500 Гц, то їх застосовують для зварювання легко випаровуються металів. До них можна віднести алюміній і магній. Дана технологія дозволяє максимально збільшити глибину проплавляющей металу, але при необхідності, таким методом можна зварити і тонкі листи. У камері, де проводиться зварювання, тиск знижується до 1-10 Па, так що гази повітря практично ні як не впливають на якість з’єднання.


Схема електронно-променевого зварювання

обладнання, що використовується

Однією з головних особливостей, яким забезпечується електронно-променеве зварювання, є принцип дії її обладнання. Для цього використовуються спеціально розроблені установки. Серед усіх варіантів використовуваного обладнання можна виділити спеціалізовані та універсальні установки, які працюють з тиском від 1 до 10 Па. Також зустрічаються установки проміжного вакууму, тиск в яких досягає до 10 Па. Також може проводитися зварювання в захисному газі, але тоді в камері тиск значно вище і становить трохи більше 100 Па.

Крім цього можна виділити різні типи по конструкції. Це можуть бути камерні установки, які встановлюються всередині будь-якої камери, де є можливість викачувати повітря. Також є установки з локальним вакуумированием, які створюють герметичну зону з вакуумом в місці безпосереднього зварювання, а не в усьому просторі навколо.


Приклад обладнання для електронно-променевого зварювання

Практично всі установки містять в своєму складі такі конструкційні елементи як:

  • Блок живлення;
  • Електронна гармата.

висновок

На даний момент електронно-променеве зварювання є сучасним високотехнологічним способом з’єднання металу. Незважаючи на свою складність і дорожнечу, він забезпечує високу якість і достатню глибину проварки, що недосяжно для інших способів. Це і обумовлює вузькість його застосування.