Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ТКМ - Исхаков АР.doc
Скачиваний:
361
Добавлен:
09.03.2016
Размер:
3.52 Mб
Скачать

9.3. Электронно-лучевая и лазерная сварка

Сущность процесса электронно-лучевой сварки состоит в использовании для нагрева и расплавления свариваемых кромок кинетической энергией потока электронов, движущихся с высокими скоростями в вакууме. В месте соударения электронов со свариваемыми заготовками почти 99% кинетической энергии переходит в тепловую, что сопровождается повышением температуры до 5000÷60000С. Кромки заготовок расплавляются и после кристаллизации образуется сварной шов. Для сварки заготовок таким способом используют электронную пушку (рис. 40, а). В вакуумной камере в формирующем электроде 4 расположен вольфрамовый катод 3, обладающий эмиссионной способностью при подогреве до 2000÷25000C. Под катодом расположен анод 5 с центральным отверстием для пропускания луча к детали. Электроны, сформированные в пучок электродом 4, под воздействием высокой разности потенциалов между катодом и анодом перемещаются с ускорением по направлению к детали 1. Диафрагма 6 отсекает краевые зоны луча 2, а магнитные линзы 7 фокусируют луч на поверхности детали 9. Скорость сварки определяет скорость перемещения детали под неподвижным пятном луча или отклонением самого луча с помощью отклоняющей системы 8. Основными параметрами режима являются ускоряющее напряжение (25÷120 кВ), сила тока (35÷1000 мА), диаметр сфокусированного луча (0,02÷1,2 мм), скорость сварки (до 100 м/ч).

Достоинствами электронно-лучевой сварки является высокая концентрация энергии на поверхности детали, что позволяет проплавлять толщины до 200 мм, идеальная защита – вакуум, а также малое количество теплоты, вводимой в деталь, что снижает вероятность структурных превращений в больших объемах и деформцию конструкции. Электронно-лучевая сварка может быть применима для заготовок из всех материалов, а чаще всего из разнородных, например, из металла с керамикой и для соединений заготовок из тугоплавких и химически активных металлов – Nb, Мо, W, Тi, Zr и др.

Создание достаточно мощных квантовых генераторов сделало возможным применение остро фокусированного светового пучка для сварки плавлением – лазерной сварки.

Рис. 43. Сварка электронным лучом:

а – схема электронной пушки для сварки; б – форма шва

9.4. Электрошлаковая сварка

Сущность ее заключается в том, что тепловую энергию, необходимую для расплавления основного и присадочного металлов, дает теплота, выделяемая в объеме шлаковойванны при прохождении через нее тока. Свариваемые заготовки1 устанавливают в вертикальном положении (рис. 44); снизу к ним приваривают вводную планку2, а сверху выводные планки3. С двух сторон подводятсяводоохлаждаемые медные ползуны 4. Затем на вводную планку насыпается флюс, подводится электрод7и зажигается дуга. Подача электрода производится специальным механизмом подачи6. В результате расплавления флюса образуется шлаковая ванна5. После достиженияопределенной высоты шлаковой ванны дуга вследствие шунтирования тока через ванну гаснет, а проходящий ток нагревает ее до весьма высокой температуры, превосходящей температуру плавления основного и присадочного металлов.

Рис. 44. Электрошлаковая сварка:

а – схема процесса; б – схема сварочной ванны

В результате металл электрода и кромки основного металла (рис. 44) оплавляются, и расплав стекает на дно, образуя сварочную ванну 8. Металл электрода, проходя через шлак, раскисляется и легируется. Благодаря относительно малой скорости затвердевания происходит более полное удаление газовых пузырей, шлака и других примесей, чем при сварке под флюсом. Рекомендуется применять электрошлаковую сварку для заготовок толщиной 30 мм и более. Практически заготовки любой толщины могут быть сварены за один рабочий ход. Сварной шов в основном формируется из присадочного металла, поэтому при сварке заготовок большой толщины процесс ведут не одним, а сразу двумя или тремя электродами. Кроме того, в сварочную ванну дополнительно вводят стальную крупку или рубленую проволоку. Электрошлаковая сварка является высокопроизводительным, легко автоматизируемым процессом, ее применяют преимущественно при изготовлении заготовок: из стали, чугуна, меди, алюминия, титана.