Электронно-лучевая сварка, технология, оборудование, особенности и принцип работы

Впервые такой метод сварки появился в 1958 году. С помощью электронного луча можно производить сваривание металлов. Электронно-лучевая сварка сводится к соединению двух металлов на их стыке. Проводится она в вакууме, и сваривает детали самой разной конструкции и размеров, с высокой чистотой соединяемого шва.

Источником кинетической энергии электронов, собранных в электронный пучок, который формируется специальным приспособлением, производится соединение металла. Импульсным лучом происходит сваривание металла. Плотность энергии такого луча очень большая, частота импульсов составляет 100-500 Гц, используется при сварке легкоиспаряющихся металлов, например магний и алюминий. При таких параметрах глубина проплавления повышается. Варить можно металл разной толщины, но всегда учитывается какого рода этот металл, его толщина, структура.

Успешно соединяются и тонкие листы, но, перед процессом сварки проводят контрольную подготовку, чтобы правильно установить соотношение времени паузы и импульса. Теплоотвод во время пауз позволяет уменьшить протяженность зоны термического влияния. Когда сваривают мелкие детали, очень важно, чтобы луч точно попадал на малую ширину шва, поэтому, сначала положения луча проверяют на пробном образце. Луч должен точно попадать на соединяемый шов, ни ниже, ни выше, иначе результат соединения не будет качественным. Параметры пучка проверяют путем технологического эксперимента. После этого производят серийное сваривание всех необходимых деталей.

В электронно-лучевой сварке для перемещения луча применяют перемещение самого луча или изделия с помощью отклоняющейся системы. Эта система дает возможность осуществлять колебания луча поперек и вдоль шва, а также по более сложной траектории. Существуют низковольтные и высоковольтные установки. Первые используют при сварке толщины металла 0,5 мм и выше, высоковольтные для более толстого металла.

Созданный вакуум в электронно-лучевой сварке позволяет значительно уменьшить потери кинетической энергии электронов за счет соударения с молекулами газов воздуха и для тепловой и химической защиты катода в электронной пушке. Вакуум составляет порядка 10-4-10-6 мм рт. ст. Проплавление металла происходит в основном давлением потока электронов, выделением теплоты в объеме твердого металла, а также мощным давлением испаряющегося металла. Качество и вид обработки лучом зависит от теплофизических свойств материала, параметра пучка, длительности импульса и не зависит от механических свойств материала. Следовательно, электронным лучом можно обрабатывать: кварц, керамику, драгоценные камни. Успешно применяется для сварки тугоплавких металлов, а также металлов, применяемых в авиационной промышленности, приборостроении. В зависимости от размера вакуумной камеры, можно соединять детали большой толщины.

Преимущества электронно-лучевой сварки:

можно сваривать детали толщиной от 0,1 до 200 мм. за один проход, а при других условиях и более толстые детали;
экономичность процесса, требуется в 10-15 раз меньше энергии, чем при дуговой сварке;
нет газового насыщения металла, что придает прочность шву;
высокое качество швов, глубокое проплавление металла.

Недостатки такой сварки: