Меню сайта

загрузка...

Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Технология электрической сварки

Электроннолучевая сварка

Высокая концентрация мощности в электронных пучках и практически идеальные защитные свойства вакуума открыли возможности разработки принципиально нового сварочного процесса — электроннолучевой сварки. Ее применение при изготовлении изделий из тугоплавких и химически активных материалов (молибдена, вольфрама, ниобия, тантала и др.) позволяет получить сварные соединения с узкой зоной термического влияния и малыми деформациями без обогащения металла шва вредными примесями. При сварке высокотеплопроводных материалов— меди, алюминия и их сплавов обеспечиваются высокий термический коэффициент плавления и возможность получения узких и глубоких швов при сравнительно малой мощности электронных пучков.

При сварке изделий из сталей обеспечивается большая глубина проплавления и, следовательно, высокая производительность процесса при изготовлении конструкций из толстостенных заготовок.

Параметрами процесса электроннолучевой сварки являются ускоряющее напряжение (£/уск); сила тока пучка (/п); расстояние от пушки до изделия (d) и от пушки до плоскости фокусировки пучка (й); скорость сварки (усв); вакуум (р). Изменяя перечисленные параметры процесса сварки, удается в широких пределах изменять форму проплавления.

Сварку тонколистовых металлов (б ^ 1—3 мм) обычно выполняют расфокусированным пучком электронов при небольших значениях удельной мощности в пятне нагрева. По термодеформационному циклу такая сварка почти не отличается от аргоно-дуговой сварки неплавящимся электродом (рис. 3-11).

При сварке толстолистовых металлов используют острофокус ные пучки электронов. Процесс сварки толстолистового металла состоит из следующих этапов. В начале ввиду высокой концентрации энергии в пятне нагрева и высокого температурного градиента происходит преимущественное испарение металла. Далее, по мере нагрева, металл плавится и образуется сварочная ванна. Потоки паров, истекая в вакуум, силой реакции воздействуют на жидкий металл, вытесняя его из зоны нагрева. При этом оголяемые глубинные слои металла, воспринимая энергию электронов, плавятся, испаряются и вытесняются, пока не наступает Динамическое равновесие всех сил, действующих на жидкий металл. В результате в его толще образуется канал с большим отношением глубины к диаметру. Воспринимающая энергию электронного пучка боковая поверхность канала имеет площадь, во много раз превышающую сечение пучка. Канал устойчив, так как при заполнении хотя бы части его жидким металлом резко увеличивается количество поглощаемой этим металлом энергии, он вскипает и испаряется.

Характерной особенностью электроннолучевой сварки при высокой плотности мощности являются большие скорости переноса жидкого металла из зоны плавления в зону кристаллизации. В верхней части сварочной ванны жидкий металл выносится на поверхность свариваемого изделия и образует усиление, площадь поперечного сечения которого достигает 10—15% общей площади поперечного сечения проплавления. Колебания глубины про-плавления присущи электроннолучевой сварке толстого металла, но при правильной фокусировке и стабильных параметрах пучка они не превышают 5% общей глубины проплавления.

При недофокусированном пучке увеличивается плотность энергии в основании канала. Сварные швы получаются нестабильными по глубине проплавления, в корне шва образуется много дефектов. При перефокусировке пучка канал может иметь местное сужение, что затрудняет удаление газов и вызывает пористость шва. Оптимальной в большинстве случаев является фокусировка пучка несколько выше заданной глубины проплавления. При этом глубина проплавления близка к максимальной, а изменения ее величины не превышают 5%.

В ряде случаев целесообразно колебать пучок электронов поперек стыка, вдоль стыка или разворачивать его по окружности. Колебания расширяют технологические возможности и могут быть рекомендованы для улучшения структуры, механических свойств и сплошности металла шва; предотвращения частичного несплавления кромок с обратной стороны шва, особенно при сварке металлов больших толщин; сварки разнородных металлов; соединения трудносвариваемых металлов через переходной металл. Для поступательного переноса пучка электронов необходимы специальные отклоняющие катушки, осуществляющие двойное преломление траектории электрона.