Типаж электронно-лучевых сварочных пушек

1. С повышением U_ускор возрастает коэффициент формы шва: y=h_пр/В (глубина проплавления / ширина шва). Это имеет положительные стороны. Например, при постоянной мощности с повышением U_ускор увеличивается глубина проплавления, а при одинаковой глубине проплавления уменьшается тепловложение, расширяются технологические возможности аппаратуры.

2. Следует отметить, что ускоряющее напряжение оказывает существенное влияние как на конструкцию электронно-лучевой аппаратуры, так и на геометрию сварного соединения, и поэтому служит главным параметром ЭЛП по типажу. Максимальная мощность пучка, наряду с U_ускор, определяющая характеристики требуемого энергетического оборудования, идет как второстепенный параметр.

На рисунке 5 приведена типовая электронно-лучевая сварочная установка и указаны ее основные узлы.

1 - стационарная электронно-лучевая пушка; 2 - катод и прикатодный электрод;

3– анод; 4 - смотровое окно; 5 - вакуумная камера;

6 - механизм перемещения свариваемого изделия; 7 - затвор высоковакуумного насоса;

8 - высоковакуумный насос; 9 - вакуумный вентиль; 10 - форвакуумный насос; 11 - вакуум провод;

12 - система магнитного отклонения луча; 13 - система фокусировки луча;

14 - высоковольтный выпрямитель.

Рис. 5. Типовая электронно-лучевая сварочная установка

Движение электронов в вакууме не сопровождается световыми эффектами, и луч не виден, его действие на вещество можно наблюдать по нагреву металла в месте сварки.

Электронный луч - наиболее эффективный источник нагрева металла при сварке, поскольку плотность энергии в луче более чем на два порядка превосходит плотность энергии электрической сварочной дуги.

Некоторые данные по плотности энергии приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Мощность электронного луча может достигать больших величин, это делает его перспективным для сварки металлов больших толщин (200¸500 мм). Можно получить электронный луч с интенсивностью 5´10⁸ Вт/см². Высокая интенсивность позволяет сваривать любые металлы.

Плотность энергии в электронном пучке, используемом для сварки зависит от следующих факторов:

· свойств металла (Т_пл, теплопроводность);

· толщины металла;

· формы сварного соединения.

I. Важное преимущество электронно-лучевой сварки - возможность получения узкой и глубокой зоны проплавления. Электронный луч обладает энергией большой плотности и оказывает интенсивное тепловое воздействие. Зона расплавления в металле вытягивается в направлении действия электронного луча. При большой мощности луча соотношение h/b достигает 10¸15.

При использовании низковольтных сварочных пушек при малых токах электронного луча (до 35 мА) форма зоны проплавления, получаемой при аргоно-дуговой сварке (h/b = 0,1¸0,5).

Наибольшее влияние на форму проплавления оказывает разгоняющее напряжение, при его увеличении до 70 кВ наблюдается резкое увеличение глубины проплавления.

Рис. 6. Зона проплавления при электронно-лучевой сварке.

Форма зоны проплавления при ЭЛС металла большой толщины выгодно отличается от формы проплавления при сварке дугой за счет резкого увеличения глубины.

Процесс образования глубокого кратера при ЭЛС еще полностью не выяснен. До сих пор нет ясности в роли силовых факторов, участвующих в глубинном проплавлении при электронно-лучевой сварке.

II. Характерная особенность при ЭЛС - возможность получения сварных соединений при минимальных затратах теплоты на расплавление металла. При ЭЛС затраты на энергию в 10¸15 раз меньше, чем при дуговой сварке. Площадь зоны проплавления при ЭЛС » в 25 раз меньше, чем при дуговой (рис.7).

A – зона проплавления при электронно-лучевой сварке;

B – зона проплавления при аргоно-дуговой сварке.

Рис. 7. Площади зоны проплавления