Образование локализованного расплава на стыке двух материалов или деталей с последующим его затвердеванием и образованием неразъемного соединения является основой электронно-лучевой сварки. Этот вид сварки в вакууме отличается рядом преимуществ: чистотой процесса, безынерционностью управления сварочным лучом, точным дозированием энергии при использовании импульсного режима, совмещением рабочего процесса и контроля, возможностью программируемого движения луча, выполнением в одной рабочей камере и нагрева, и сварки, и размерной обработки. Это единственный вид сварки, позволяющей осуществить практически все виды сварных швов, при этом в изделиях меньше проявляются термические напряжения и коробление. Глубина швов может значительно превосходить их ширину, составляющую в ряде случаев единицы микрометров. Однако проведение высококачественной электронно-лучевой сварки требует точной подгонки кромок деталей свариваемого изделия.
Лабораторное оборудование для тонких материалов и глубокого проникновения
На следующем этапе запускается роторный молекулярный насос или диффузионный насос для получения высокого вакуума. Диффузионный насос работает с силиконовым маслом, а молекулярный насос работает по принципу скорости ротора на очень высоких скоростях. Сварщик можно расположить с помощью 2-позиционного позиционирующего стола с вращающимся креплением. Мы используем большие плотности пучка электронного пучка, режим глубокого проникновения, и при высоких скоростях сварки достигаем очень узкого и глубокого сварного шва с небольшой площадью, подверженной воздействию тепла.
Сварочныйпроцесс можно вести при низком ускоряющем напряжении (до 30 кВ), среднем (до 60- 80 кВ) и высоком (до 200 кВ). Электронный пучок на поверхности стыка материалов фокусируют в пятно диаметром от 0,1 мм до нескольких миллиметров, что при мощности сварочных пушек 1 – 100 кВт позволяет достигать плотностей мощности q =10 5 – 10 7 Вт/см 2 .
Сравнение формы сварного шва, полученного электронным сварным швом с сваркой, образованной обычной дуговой технологией, показано на фиг. Сравнение формы дуги, образованной дугой и электронным пучком. Благодаря высокой скорости сварки и низкой тепловой мощности сварные сварные швы могут использоваться для создания широкого спектра материалов и их комбинаций с использованием электронного луча. Подходящие комбинации для сварки приведены в таблице.
Рис. 5 Однородное стальное соединение Рис. 6 Гетерогенная связь между углеродистой сталью и никелевым сплавом. Гетерогенное склеивание углеродистой стали и никелевого сплава. Условием успешной сварки является проводимость материалов, которые должны иметь тот же потенциал, что и вакуумная камера, чтобы избежать образования электростатического заряда. При сварке можно использовать или не использовать дополнительный материал. Как правило, замочную скважину используют без использования дополнительного материала, где сварка формируется на одном проходе электронного пучка по всей толщине материала.
Изменяя параметры процесса, можно получать различные соотношения глубины h проплавления к ширине d шва. По значению этого соотношения различают следующие режимы сварки: мягкий (h << d ), переходный (h d ), жесткий (h > d ), с «кинжальным» проплавлением (h >> d ). Глубокое проплавление достигается при относительно малом вводе тепловой мощности в материал.
Обычно тупые сварные швы образуются при относительно большой толщине. Узкая область сварки и высокая вакуумная сварка дают этим соединениям очень хорошие свойства. Если металлы восприимчивы к горячим трещинам, это может произойти даже при электронной сварке, но в меньшей степени. Мастер мультимедийных сварочных технологий. Сварка и свариваемость материалов.
Алюминий легкий, красивый, формы под прессом, нержавеющая сталь, пригодная для повторного использования, но также хорошая свариваемость. Более широкое использование сплава для производства легковых автомобилей и грузовых автомобилей, железнодорожных фургонов и других частей самолетов защищает от ухудшения работоспособности и более высокой цены, чем сталь. Тем не менее, сварка водорослей – это регион, который, вероятно, будет иметь большое будущее.
Простота управления параметрами пучка во времени и пространстве позволяет реализовать как непрерывную, так и импульсную обработку; выполнять швы сложной конфигурации. Выбор режима сварки зависит от теплофизических свойств материалов, конструкции сварного соединения и требуемой геометрии зоны проплавления.
Для формирования шва сфокусированный электронный пучок должен перемещаться вдоль линии соединения с определенной скоростью v . При непрерывном процессе сварки чаще всего соблюдают соотношение h / d =1. Глубина проплавления при низких и средних ускоряющих напряжениях зависит от мощности пучка. Если пренебречь рассеянием электронов в парах материала, то сила тока луча и ускоряющее напряжение примерно одинаково влияют на глубину проплавления. При высоких ускоряющих напряжениях значительная часть мощности расходуется на ионизацию паров в области кратера проплавления.
Оксид обладает высокой температурной стабильностью, не расплавляется в расплавленном металле и поэтому должен быть удален из области сварки перед сваркой и сваркой. Например, когда оксид не удаляется или не мешает, могут возникнуть некоторые неудобства и другие проблемы. плохое зажигание дуги, недостаточное электрическое соединение. ток и т.д. на практике окисление удаляли до сварки и сварки струей в течение 4 часов после удаления окислителей. Алюминий имеет примерно в 4 раза большую тепловую и электрическую проводимость, чем сталь, что приводит к необходимости относительно более высокой тепловой мощности, чем при сварке стали, и необходимость предварительного нагрева сварных деталей не требуется.
При прохождении пучка к свариваемым материалам электроны соударяются с молекулами остаточных газов и паров материала и рассеиваются. Значительное расширение луча наблюдается уже при давлении 1 – 10 Па. Поэтому в сварочных камерах поддерживают вакуум р < 10 -2 Па.
Однако при ускоряющих напряжениях более 125 кВ и расстоянии от выходного отверстия пушки до детали в несколько миллиметров можно выполнять сварку с отношением h / d = l – 5 даже при атмосферном давлении. Установлено, что при токе пучка, выходящего в атмосферу, порядка 30 мА плотность газа в области потока электронов снижается в 8 раз – в результате возможно подведение к поверхности материала потока электронов с достаточной для сварки плотностью.
При производстве сварочных инструментов и при создании сварочных процессов необходимо учитывать эти свойства! Особенно из-за большого сокращения после сварки! Алюминиевые сплавы можно разделить на две основные группы. Отверждаемое, небуферизованное, усиленное лицо. . Согласно химическому составу, глинистые материалы изготавливают для.
Технический сплав, сплав сплава. . Свариваемость сплавов и технического алюминия. Самыми большими проблемами при легировании материалов из оксида алюминия являются проницаемость сварных швов, восприимчивость к образованию горячих трещин в сварных соединениях, наличие оксидных.
Одной из проблем сварки является требование ограничения степени закалки и предотвращения появления закалочных трещин. Для этого необходимо снизить скорость нагрева (dT / dt ), например, предварительно подогревая области, прилегающие к будущему шву, до температуры 150 – 400°С. Подогрев можно проводить расфокусированным электронным потоком, сканируя им вдоль и поперек шва и создавая тепловые поля с необходимыми характеристиками. При этом используют пилообразную, меандровую, круговую или синусоидальную развертку.
Прочность сварных швов. Пузыри, пузырьки, а иногда и трещины создают воду, особенно в металле сварного шва. Возможно изменение водорастворимости алюминия при температуре в зависимости от температуры. При кристаллизации металла сплава сплава растворимость воды в квасцах будет резко снижаться, в результате чего гидрат металла шва не будет полностью устранен. Алюминиевые сварные швы быстро кристаллизуются. Таким образом, доля воды в фазе кристаллизации остается в сварном шве, и исключение будет происходить ниже температуры твердого тела.
В жестком пластмассовом алюминиевом сплаве он производит порошок для удаления порошка и пузырьков. Чтобы уменьшить неблагоприятное воздействие воды, мы можем. Минимизация источника воды перед сваркой, скручивание времени прямой сварки металла сварного шва и предотвращение сварки металла сварного шва с использованием подходящих сварных сварных швов, шлаков или флюсов. Трещины в сварных соединениях сплавов. Горячие трещины могут возникать как в металле сварного шва, так и в зондирующем жаре. Трещины более чувствительны к сварке, которые имеют широкий диапазон твердых веществ.
Для полного или частичного восстановления свойств исходного материала в зоне шва в качестве заключительной операции проводят термический отжиг, технологически осуществляемый, как и предварительный подогрев. Однако по сравнению с исходным материалом зона шва может быть обеднена летучими компонентами и первоначальные свойства материала целиком восстановить не удается.
Различная восприимчивость к горячим трещинам при сварке отдельных сплавов сплава дается по-разному и по разным условиям кристаллизации. На восприимчивость к горячим трещинам влияет тип и, прежде всего, количество эвтектических фаз, если объем эвтектики мал и неадекватен в пространствах между растущими дендритами. Горячие трещины особенно восприимчивы к сплавам с тепловым сплавом, низколегированным сплавам и некоторым типам технического алюминия. Необходимое количество эвтектики в металле шва также может быть обеспечено с использованием соответствующего дополнительного материала.
Выполнение сварных швов со сложными траекториями требует использования специальных поворотных столов, позволяющих перемещать детали в разных направлениях с определенными скоростями.
Для высокой производительности в устройствах электроннолучевой сварки применяют входные и выходные шлюзовые камеры, транспортеры для загрузки и выгрузки изделий из вакуумной камеры. Управление всеми этими узлами, особенно в серийном производстве, целесообразно осуществлять с помощью управляющей вычислительной машины.
В дополнение к химическому составу металла сварного шва и материала основы горячие трещины могут влиять на выбранную технологию сварки, параметры сварки и, в частности, вскрышу. Сплав сохраняет твердость и прочность, полученные термообработкой. При температурах выше 200 ° С прочность и твердость сплавов постепенно снижаются. Мы можем частично решить проблему падения прочности и твердости сварных соединений излечимых сплавов сплава, соблюдая следующие условия.
Использовать методы сварки с рабочей температурой ниже температуры отверждаемой стабильности сплава, использовать методы сварки с градиентом высокой температуры на месте сварного шва, выполнять дополнительную термообработку путем отверждения сварных швов или всего сварного шва. Технология сплава сплава сплава и сварки технического сплава. Алюминий и его сплавы могут быть сварены всеми способами дуговой сварки, пламени, электрического сопротивления, электронного пучка, лазерного, плазменного, диффузионного, ультразвукового, взрывного, холодного давления.
Особый интерес представляет проведение сварки с глубоким так называемым «кинжальным» проплавлением, когда можно достичь отношения h / d = 40. Этот режим характеризуется большими ускоряющими напряжениями и плотностями мощности q >10 7 -10 8 Вт/см 2 . Так как глубина проникновения электронов в материал пропорциональна U 2 уск , то основное выделение энергии происходит под поверхностным слоем. Перегрев в глубине материала не компенсируется отводом теплоты за счет теплопроводности. Поэтому возникает пароплазменный канал с высоким давлением пара. Давление пара определяется температурой и может достигать значений от нескольких сотен до тысяч паскалей в зависимости от вида материала.
С самого начала он кратко рассказал нам историю «Кровавого заикания». На перекрестке и в веках этот участок служил оружейным испытателем, который был украден в то время Черт. Все еще под несколькими метрами почвы на арене нет неразорвавшихся боеприпасов. В настоящее время основной поток на Болевчи сосредоточен в двух зданиях – так называемом Светлом зале и Экспериментальном зале.
В Светлом зале Инг. С самого начала мы объясняли возникновение вызова в зале – слово «свет» означает, что в нем обрабатываются продукты весом 5 тонн. Светлый зал был построен 15 лет назад и является очень современной операцией. Зубчатые детали свариваются на специальном рабочем месте. Поверхности сварного соединения нагреваются электронами бомбардировки, которые ускоряются под напряжением от 60 кВ до 250 мА внутри вакуумной камеры, где его можно увидеть поверх свинцового стекла. В основном металл, особенно полезный для сварки высокоуглеродистой стали, не может сваривать цинк, который сильно испаряется при высоких температурах и низких давлениях в камере.
В режиме «кинжального» проплавления ширина швов d уменьшается пропорционально величине .Если приближенно считать сечение канала постоянным, то изменение глубины h плавления при изменении ускоряющего напряжения можно рассчитать по формуле
, (12.22)
. (12.23)
После сварки продукты перемещаются в актовый зал, где их обезжиривают и испытывают на наличие дефектов – особенно в области сварки. Используемыми методами являются ультразвуковой, рентгеновский и магнитный флуоресцентный тест. Экспериментальный зал первоначально обслуживал так называемую газовую программу – разработку тяжелой воды с умеренным газовым реактором А1 и, следовательно, достижение высоты в 24 м для размещения такого длинного газового канала. Кроме того, в зале был также готов к запуску содовый станок в связи с программой развития быстрых реакторов, но он не пришел к ее реализации.
В некоторых технологических процессах весьма существенным может оказаться тепловое воздействие на области, примыкающие к «кинжальному» каналу. В этих граничных областях возникают высокие градиенты температуры, а тепловая волна имеет малую протяженность. С целью снижения температуры нагрева прилегающих областей целесообразно использовать импульсные режимы обработки.
Зал был испытан на шестиугольные кассеты в годах. После экскурсии в экспериментальном зале автомобили вышли из леса, окруженного дорогой Болевец на юг, в главный район первоначальных бурь в Пльзене. Мирослав Вой – запомнил нам старый зал и его крайности – высоту и нагрузку самого сильного здания.
Грубая 120-тонная тяжелая литая сталь отливается в виде замкнутого полого лезвия на одном конце пресс-формы. После обработки посадочных колпачков на периферии выполняется характеристическая кривая для лучшего рассеивания тепла. После всех механических операций внутренняя часть светильника гальванически покрыта слоем никеля толщиной 3 мм в течение 7 дней.
При скважности импульсов G 0,l наблюдается слабое образование жидкой фазы и процесс проплавления может перейти в процесс образования отверстия. Изменяя скважность в пределах G = 0,25 – 1, можно регулировать количество жидкой фазы и изменять температурное поле в прилегающих ко шву областях.
Сварочные электронно-лучевые установки подразделяются на три основных класса.
После замачивания наружные поверхности контейнера продуваются абразивом в специальном ящике для удержания лака на их поверхности. Механическая обработка приводит к удалению механических напряжений при нагревании – пребывание в одной из двух огромных электрических печей, которые позволяют достичь температуры до 800 градусов. В зале реактора у нас была возможность встать в несгоревшие стальные бамперы из стальных топливных колец, мы увидели трубку внутренней корзины реакторов, и мы наблюдали очень медленный процесс кругового измельчения – одну из стабилизирующих операций для реактора контрольного органа.
К первому из них относятся универсальные устройства с многопозиционными сменными механизмами и сравнительно небольшими вакуумными камерами (длина до 2 м, диаметр до 1 м). Камеры откачиваются достаточно высокими по скорости откачки вакуумными агрегатами. Механизмы установок позволяют вести сварку различных деталей плоской и коробчатой формы. Мощность пучка – единицы киловатт при ускоряющих напряжениях 25 кВ и токе луча до 500 мА.
Кроме того, нам показали сварочные работы на несущем кольце для реактора. Он владеет реакторной установкой в Японии, потому что повышенные требования к сокращению количества сварных швов, такая крупная конструкция реактора, которая связана с производством слитков в виде стали с соответствующими размерами, удовлетворяется только металлоконструкциями.
Последняя – третья – часть экскурсии в Пльзене была уже не гоночной гонке Стоддок, а всемирно известной пивоварней Пльзеньский Праздрой. Из очень хорошего инфуцентра он провел нас через ворота на свой завод. В этом большом зале, стоимостью около 1 миллиарда крон, есть линии для контроля, очистки и наполнения бутылок. Стеклянные бутылки устанавливаются примерно в 3-4 раза на пивоваренный завод – заказчик. С этого заключительного этапа процесса мы вернулись «против потока продукции». Мы путешествовали по высоким вертикальным цилиндро-цинковым танкерам, которые варили пиво, и под барьером высотой 46 метров, построенным на месте бывшего палача Яна Козины.
Некоторые из установок снабжены механизмом для автоматической подачи присадочной проволоки под электронный луч при формировании кольцевых и продольных швов. С помощью копировального устройства имеется возможность сварки криволинейных изделий по сложному контуру в горизонтальной плоскости. Основной недостаток установок первого класса – невысокая производительность процесса: лишь незначительная часть времени отводится на сварочный цикл, а основная его доля расходуется на загрузку, откачку, остывание и выгрузку готовых изделий.
Наиболее подходящими для сварки изделий большими партиями являются установки второго класса с непрерывным процессом загрузки, сварки и выгрузки изделий с использованием загрузочных вакуумных шлюзовых камер, бункеров, секционированных вакуумных камер, транспортирующих элементов. Сварку в таких установках можно проводить практически с той же производительностью, что и на воздухе.
К третьему классу относятся электронно-лучевые установки для сварки изделий больших габаритов. Внутрикамерные механизмы этих установок обеспечивают точное расположение изделия и его равномерное вращение; предусмотрена автоматизация загрузочно-разгрузочных операций. Для повышения производительности на вакуумной камере монтируется несколько пушек, что обеспечивает возможность за один цикл откачки проваривать несколько кольцевых швов.
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.
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.
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.
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.
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 .
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.
