Фролов Е.С. - Вакуумная техника (1037534), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Прв дуговой сварке в защитных газах (аргоне, гелии) тепловая энер- гия создается дугой, горящей между неплавящимся вольфрамовым электро- дом и свариваемыыи дшалямн, В уста- новках переменного тока используют ток напряжением около !00 В, силой 250 ... 300 А, в установках постоянного тока — напряжением 45 ... 75 В, силой !5 ... 175 А (в мощных установках — ' да 300 А). Преимущество использова- ная инертных газов — их химическая инертность и нерастворимость в ме- таллах, Наибольшее применение на практике нашла аргонохуговая сварка. В за- висимости от материала аргонодуго.
вую сварку ведут постоянным или пе- ременным током. Для сварки алюминия и магния обычно используют переменный ток, дая сварки коррозионно-стойких ста- лей, никеля, меди, серебра и титана— постоянный. При сварке алюминия постоянным тохом используют схему обратной полярности, так как в этом случае электронная эмиссия металла 4' в области сварки и бомбардировка поверхности положительными ионамн способствует удалйнию оксидной пленки и повышению ка ества соединения.
Особенности дугового разряда в среде аргона — высокое напряжение зажигания вследствве высокого ионнзационного потенциала этого газа и малое напряжение горения (12 ... 24 В! при длине дуги 1 ... 3 мм, объясняемое повышенной подвижностью электронов в аргоне, отсутствием расхода энергии на диссоциацню мо. лекул газа и другимн факторамн. В вакуумной технике распростране. ны две разновидности аргонодуговой сварки: в воздухе с местным обдувом кромок соединяемых деталей аргоном и в камерах, наполненных аргоном. При сварке в воздухе кромки соединяемых деталей обдуваютси аргоном, который подается между центральным вольфрамовым электродом н керамическим наконечником сварочной горелки под небольшим избыточным давлением !порядка ! кПа) и не только защищает от окнсленвя нагретый и расплавленный металл в зоне сварки, ио н способствует ионизация пространства, в котором горит дуга.
Сварку в воздухе с местным обдувом аргоном, характеризуемую высокой производительностью, используют, когда к чистоте шва (отсутствие загряз. пеняй н оксидов) не предъявляют повышенных требований. Если к чистоте швов предъявляют высокие требования, применяют сварку в камере, нз которой предварительно откачивают воздух до давления 1,33 ... О,!33 Па и наполняют ее аргоном с минимальной дочей примесей (0,0!е/о О,; 0,01% Не). В камере размещают приспособления для закрепления де. талей и электроды. Аргоиодуговую сварку не рекомендуют для выполнения конструкцзй с толщиной кромок более 4 мм. Прн нспользованни медных охладчтелея или специальных накладок можно сваривать тонкостенные детали (до О,!5 мм), Электронно-лучевая сварка основа.
на на использовании энергии, образующейся при столкновении потока ускоренных электронов со свариваемымя деталями. При этом электроны ндиууммные герметичные соединение 100 Слпрпмс свсдпксипп 1О! Э,д р ° . а.у, Схем рксшыкк»к мктсрплы прп сварке (Г, и Гк —. п.>п>кави расплавлсиипй впиы прк лсксрпнкп-лучевая в дуговой свкркс) передают часть своей энергии атомам и молекулам материала детзлей; в результате температура в зоне действия патока электронов повышаегся.
Электронно-лучевую спарку выполняют в вакууме (5.!О'-' Па), что позволяет сохранить чистоту свариваемых металлов. Кроме того, отсутствие дефармппии гвзрнваемь>х деталей и высокие физико-мехаичческие характеристики матеряала сварного шва исключают его последукниую мехаяическую и термическую обработку. По прочности сварнь>е соединения. по. лучаемые электронно лучевой сваркой, значительно превосходят аналогичные соединения, выполненные аргакодугавой сваркой.
Локальный нагрев зоны сварки позволяет сваривать тонкостенные де>али В этом случае можно создать пятно фокусировки луча плошал».о 0,1 мм- и менее, что позволяет достичь высокой точности сварки. Глубокое проникновение электронов в мате. риал, подвергаемый электронной бомбардировк*. позволяет резко уменьшить площадь зоны расплава (рис. 5.2), Электронно-лучевую сварку прнмениют для пол>шенин вакуумно-плотного соединения издетнй из коррозионно-стойких сплавов. вольфрама, молибдена, титана, бериллия и тантала, а также различных сочетаний конструкпиоииых материалов. При лазерной сварке используют кзк твердотельные, так и газовые лазеры.
Платность лазерного патока. иаправлеаиога иа свариваемые детали, может достигать 10> ... !Ов Вт/смв. Излучение может быть нак непрерывным, так и импульсным. При лазерной обработке отсутствует механический контакт между соединяемыми деталями и устройствами. служащими для переда'хн энергии к месту сварки.
Это исключает возможность попадания в вону шва посторонних примесей при газовой, аргонодугавой и контактной сварке. Малая плошадь поперечного сечения сфокусированного светового пучка возваляет проводить сварку в труднодоступных местах.
Кроме того, лазерный луч проходит через любую пропускающую свет среду. Так, ла. вером можно сваривать детали, находящпася в замкнутом оптически прозрачном объеме. Лазерной сваркой как в вакууме, >ак и а обычной атмосфере можно соединять детали толщиной 0,01 ... 1,0 мм из любых металлов в любых комбинациях.
Технологи>о лазерной сварки используют для соединения стекол. Прп лазерной свзпке основной задачей управлеияя лазерным лучом является уменьше. ние ега энергии до такого значения, при котором материал свариваемых деталей нагревается до темпера>уры плавленая, яо не испаряется, Для получения необходимой энер. гни излучения,(Г> в оптической системе лазерной сварочной установки исполь. зуют линзы с бгльшим фокусным расстоянием или смещают свариваемые поверхности относительно фокальной власкости (дефакусировка бг). На рис.
5.3 заштрихована область оптимш>ьиых саотьошении (Р я б(, при которых обеспечивается качественная лазерная сварка. Плотность потока энергии излучения ср, Вт/смс, в месте падения луча связана с аазмером фекального пятна соотношением й> =- )т>>'(тир ф) где йу — энергия излучения с учетом потерь в оптической системе, Дж; т„— время импульса, с; Рф— пла>падь факальнога пятна, см'. Ив бесконтактных метадон сварки весьма распространены плазменныеметоды. Плазменио-дуговой нагрев применяют для сварки практически любых материалов вакуумной техники.
Прп плазменной сварке используют горелки с дугой прямого действия, в которых дуга горит между электро. дом и издалием и струя плазмы совпадает с дугой. Высокие напряжение и мощность при факусированиом факеле обеспечивают получение сварных швов высокого качества. При п.чаз- меиио-дуговом нагреве наиболее це- лесообразна сварка оплавленисм, при котс>рай сваривясмые детали персме.
щаиугся а>носи>слане снр' и плазмы. Сваонваемые кромки оплавляюгся: при необходимости нх зап>Ри>нют инерт- ным газам (рН. 5.4). Г!лазу>еин,>я сварка характеризуется глубоким проварам н оавнонерностью >пра при постоянном расстоянии от сопл.> до метал.>а, К сварке давлением относятся спо- собы соединении, при ка>арык метал- лы свариваюг в гверлом сос>оян> и при совместной иластпчес каи лефарчаш>и, иногда сопроважтню>вейся нагревам.
К этан> вику свар ки сп нас>п ся элек- трокантактная, хо.п>зная, дпфьузнон- иая е вакууме а также ультразвуко- вая п термокомпрессиониая. Контактная сварка заключается в разогреве свнрнваемых деталей про- пусканием >ока и п>юледующем ме- ханическом сжатии. Контактная свар- ка может быть точечной, шовной и стыкавой. В вакуумной технике то- чечную сварку пр>ошпиют лип>ь как вспоыагательное срслства для предва- рнтелы>ага соединения и взаимной ориентации соединяемых деталей, так как этот вид сварки не позволяет пазучить ваку> ино.платиое саеднне- нле Шовную сварку использ»от до- статочно широко. Давление, прякла- ;ываечое к роликам, постоянно: при >там сварачиып так может быть не- прерывнь>н или импульсным, так что области сварки ат двух последовательчых чмиулы ов перекрыва>от одна даугща (рнс.
5 5). Из некоторых металлов, таких, как медь, алюминий, коррозионно-станине стали, можко получать в,>куумно-плот- ине соединения холодной сваркой. При этом сварвваемые поверхности, ппательио обезжиренные и очищенные 'т пленки оксидов, сжима>от сгециальными приспособлениями (давление для ш>юмнаия 170 ... 250 МПя, для чели 5"О ... 750 МПа). Контактирующие по. зерхностн нз коррозпонно-стойких ста'ей необходима плакировать слоем челн, Если в црансссе сварки коитак- ' '>л лрующие >юверхна ти, предахрзняе- чыс ат загрязнений и с кисления (на- пример, в вакууме), ш>греватэч кз- т,ч -(г-йд д дд Уг УЕ г,д Удд! Рис. '.3. 3 >впс ск сп>мп к>>у >скпв Н'.
пт Хсфпкуслравки ау у ю Ф у Рис. З.с. Схсмл плазме кпй свкркпс ! — Нстпчкик пкткпкп; у - вмспкпчсстптинй гсвсплспр, 3 к 4 — с плв Лля ппквчк соответственно > шпткпга к плаэмпабрквующсгп кксрскмк свэпв; у -- электрад; б — трубка подачи аклкжксю>пса воды; 7 — свкркввсммс дстллл чество сварки повышается, и давление, необходимое для сварки, уменьшается. Температура и давление связаны уравнением Т а К= — — ж4, тпл и,„ где К вЂ” коэффициент, зависящий ат саариваемых материалов (для меди К = 20, для титана )( = 28); Т вЂ” температура сварки, К; Тпл — темпера- рпс. З.В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
