Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 105
Текст из файла (страница 105)
77, а) и трех (рис. 77, б) листов. Возможность осуществления таких соединений электронным лучом позволяет создавать конструкции, обладающие меньшим несом, большей прочностью, при этом зна- $ чительно упрощается процесс изготовления изделий. Большая концентрация энергии в малом поперечном сечении луча и возможность переноса энергии лучом на значительное рас- М~ стояние от катода (500 мм и больше) ! дают возможность использовать электронный луч при сварке в узких щелях, когда методы дуговой сварки не могвут быть использованы.
Известно, что при сварке дугой а) относительно небольшое изменение длины дуги вызывает значительное изменение ее мощности и площади поперечного сечения столба дуги. д) Это свойство дугового РазРЯда тре Рис. 77. Конструкции, выполненные однобует, чтобы Расстояние междУ алек- временной сваркой трех и четырех стыков тродом и изделием при сварке выдерживалось строго постоянным.
При сварке электронным лучом пятно нагрева можно переносить в вертикальной плоскости на значительные расстояния. Этот эффект можно использовать в случае необходимости производить сварку изделий, имеющих швы, расположенные в разных плоскостях, что может привести к значительному упрощению конструкции сварочных установок. Многими исследованиями установлено, что при электронно-лучевой сварке глубина проплавления растет с увеличением ускоряющего напряжения.
По данным некоторых зарубежных фирм, при Ууск = 150 —: 200 кВ электронными лучами проплавляют стальные листы 6 100 мм, Однако сварка при высоком (7 „, имеет недостатки: возникает необходимость ужесточения требований к точности сборки деталей; зазоры в стыке, по данным зарубежных фирм, должны быть ~ 0,125 мм; зона проплавления имеет малые поперечные размеры, поэтому надо соблюдать точность совмещения луча со стыком; повышаются требования к металлу с точки зрения содержания в нем газов; качество соединений обычной стали низкое из-за появления пор; увеличивается вероятность высоковольтных пробоев в электронной пушке; усложняется и удорожается оборудование (пушки, источник питания, кабель, изоляция); требуется дополнительная зашита от жесткого рентгеновского излучения. В Московском энергетическом институте разработана техника и технология электронно-лучевой сварки металла больших толщин с использованием низкого 426 Специальные виды сварки Электронно-лучевая сварка 427 Особенностью электронного нагрева является возможность переноса энергии луча на значительное расстояние от катода без ее потерь.
В совокупности с большой концентрацией энергии при малом поперечном сечении луча это дает возможность производить сварку изделий с пространственно расположенными швами при изменении фокусного расстояния в процессе сварки. При сварке таких изделий электронным лучом наблюдаются некоторые особенности. Ранее было показано, что энергия луча зависит от скорости электронов, движущихся по инерции к изделию, и распределена примерно равномерно по его сечению.
Если же на пути электронного луча встречается отверстие в изделии, то электроны, проникая в отверстие, не участвуют в нагреве сварнваемого сечения. В этом случае, если площадь свариваемого металла меньше площади луча, например, прн сварке тонких проволок, кольцевых сечений и т. и., то в месте сварки будет выделяться лишь часть энергии луча, равная отношению площади изделия, подвергаемой электронной бомбардировке, ко всей площади луча. При встрече электронов с металлом тепловая энергия, выделившаяся на металле, будет зависеть также и от площади металла, подвергшегося бомбардировке.
Это свойство электронного луча приводит к определенному автоматизму изменения количества выделяющейся энергии на изделии при изменении площади свариваемого сечения, что упрощает технологию сварки изделий с переменным сечением. Со времени создания в 1958 г. первой в СССР лабораторной электронно-лучевой установки в МЭИ электронно-лучевая сварка в вакууме стала в нашей стране- промышленным процессом. Электронно-лучевая сварка находит применение как для соединения малогабаритных иэделий электроники и приборостроения, так и для соединения различных крупногабаритных изделий — длиной и диаметром в несколько метров. Сварка в вакууме может быть осуществлена при наличии специального оборудования: сварочной вакуумной камеры с вакуумной насосной системой, электронной пушки с высоковольтным источником постоянного тока.
Вакуумная камера должна быть газонепроницаемой и достаточно прочной, чтобы выдержать наружное атмосферное давление. Обычно вакуумные камеры имеют вакуумные вводы для передачи вращательных или возвратно-поступательных движений, подачи охлаждающей воды, кроме того, необходимы вакуумные электрические вводы для подачи электрической энергии к катоду, магнитным линзам и т. п. В вакуумных камерах обычно имеются люки, обеспечивающие загрузку изделий, механизмов и устройств, расположенных внутри камеры. Кроме загрузочных люков, имеются несколько смотровых люков для наблюдения за процессом сварки, На рис. 80 показана сварочная электронно-лучевая установка.
Установка состоит из вакуумной камеры 1, в верхней части которой размещается электронная пушка 2, получающая питание электроэнергией от высоковольтного выпрямителя. Для фокусировки электронного луча и возможности управления лучом на пути его установлена электромагнитная фокусирующая линза и отклоняющая система 4. Внутри камеры может также находиться механизм перемещения изделия б с электродвигателем. Питание системы управления пушкой и электрического двигателя механизма перемещения осуществляется через электрический вакуумный ввод. Создание вакуума в камере осуществляется с помощью вакуумной системы. Управление всеми электрическими агрегатами осуществляется с пульта управления.
Вакуумная камера выполнена в виде цилиндра. Для наблюдения за процессом сварки в камере и электронной пушке имеются несколько смотровых окон 3 и б, изготовленных из свинцового стекла, Внутри камеры расположены приспособления для крепления изделия и механизм перемещения изделия под электронным лучом. Наибольшее распространение в промышленности СССР получили универсальные установки с многопозиционнымн сменными механизмами н сравнительно небольшими вакуумными камерами (длиной до 2 м и диаметром до 1 м). Установки этого типа имеют достаточно мощные вакуумные системы (обычно производительностью 1,0 — 2,5 тыс.
л1с при вакууме ! 10 ' — ! 10 й мм рт. ст.). Мощность электронно-лучевых пушек до 10 — !5 кВт, Универсальный характер установок этого класса позволяет использовать их как в научно-исследовательских лабораториях, так и на промышленных пред приятиях. Рис. 80. Сварочная электронно-лучевая установка Выпускаемые промышленностью СССР установки ЭЛУ универсального типа. Некоторые установки такого типа снабжены механизмом для подачи присадочной проволоки под электронный луч для сварки кольцевых и продольных швов и обеспечивают также возможность сварки кривоЛинейных швов сложного контура в горизонтальной плоскости с помощью копировального устройства. Основным недостатком установок является их низкая производительность — сварка одного изделия за одну откачку.
При работе на таких установках в общем цикле работы лишь 2 — 3~4 времени составляет сварочный цикл. Большая часть времени расходуется на загрузку изделия, вакуумирование камеры, подготовку камеры к выгрузке изделия и на процесс выгрузки. Малая производительность установок, предназначенных для сварки лишь единичных изделий, является Электронно-лучевая сварка 428 Специальные виды сварки серьезным препятствием при использовании сварки электронным лучом в производстве, особенно при массовом выпуске изделий. Установки, которые начинают широко использоваться в промышленности, имеют повышенную производительность — они снабжены магазинными устройствами.
В таких установках в рабочих камерах размещают поворотный стол, на котором закрепляют несколько свариваемых деталей. Использование магазинных устройств дает возможность несколько повысить производительность электронно-лучевых установок. Магазинные устройства, размещаемые внутри рабочей камеры, имеют и свои отрицательные стороны, поскольку стремление к увеличению числа изделий, загружаемых в рабочую камеру для сварки, приводит к увеличению ее объема н, следовательно, к увеличению времени на откачку камеры. Кроме этого, увеличивается время на загрузку и съем изделий.
В результате всего этого перерывы между сварочными циклами значительно возрастают. Поэтому использование магазинных устройств не решает полностью проблемы увеличения производительности установок электронно-лучевой сварки. Наиболее производительными для электронно-лучевой сварки являются установки, в которых ввод изделия в рабочую камеру не меняет величины вакуума в основном объеме камеры. В зависимости от формы и размеров сварнваемых изделий, видов сварных соединений и требуемой производительности в настоящее время появилось несколько типов сварочных установок, в которых использованы вакуумные вводы различных конструкций, позволяющие загружать изделия в рабочие камеры без значительного нарушения вакуума. Наличие вакуумного ввода дает возможность резко увеличить коэффициент использования сварочных камер и таким образом повысить выпуск изделий электронно-лучевыми сварочными установками.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
