Сварка электронно-лучевая и лазерная - Виды сварки и способы их применения
В промышленности все более широкое применение находят тугоплавкие и химически активные металлы и сплавы. Поэтому для их сварки необходимо применять источники с высокой концентрацией теплоты, а для защиты расплавленного и нагретого металла использовать среды, содержащие минимальное количество водорода, кислорода и азота. Этим условиям отвечает сварка электронным лучом.
Сущность и техника сварки электронным лучом. Сущность процесса состоит в использовании кинетической энергии потока электронов, движущихся с высокими скоростями в вакууме. Для уменьшения потери кинетической энергии электронов за счет соударения с молекулами газов воздуха, а также для химической и тепловой защиты катода в электронной пушке создают вакуум порядка 10~4--10~5 мм рт. ст.
Сварка электронным лучом имеет значительные преимущества
- 1. Высокая концентрация ввода теплоты в изделие, которая выделяется не только на поверхности изделия, но и на некоторой глубине в объеме основного металла. Фокусировкой электронного луча можно получить пятно нагрева диаметром 0,0002--5 мм, что позволяет за один проход сваривать металлы толщиной от десятых долей миллиметра до 200 мм. В результате можно получить швы, в которых соотношение глубины провара к ширине до 20: 1 и более. Появляется возможность сварки тугоплавких металлов (вольфрама, тантала и др.), керамики и т. д. Уменьшение протяженности зоны термического влияния снижает вероятность рекристаллизации основного металла в этой зоне. 2. Малое количество вводимой теплоты. Как правило, для получения равной глубины проплавления при электронно-лучевой сварке требуется вводить теплоты в 4--5 раз меньше, чем при дуговой. В результате резко снижаются коробления изделия. 3. Отсутствие насыщения расплавленного и нагретого металла газами. Наоборот, в целом ряде случаев наблюдается дегазация металла шва и повышение его пластических свойств. В результате достигается высокое качество сварных соединений на химически активных металлах и сплавах, таких как ниобий, цирконий, титан, молибден и др. Хорошее качество электроннолучевой сварки достигается также на низкоуглеродистых, коррозионно-стойких сталях, меди и медных, никелевых, алюминиевых сплавах.
Проплавление при электронно-лучевой сварке обусловлено в основном давлением потока электронов, характером выделения теплоты в объеме твердого металла и реактивным давлением испаряющегося металла, вторичных и тепловых электронов и излучением. Возможна сварка непрерывным электронным лучом. Однако при сварке легкоиспаряющихся металлов (алюминия, магния и др.) эффективность электронного потока и количество выделяющейся в изделии теплоты уменьшаются вследствие потери энергии на ионизацию паров металлов.
В этом случае целесообразно сварку вести импульсным электронным лучом с большой плотностью энергии и частотой импульсов 100--500 Гц. В результате повышается глубина проплавления. При правильной установке соотношения времени паузы и импульса можно сваривать очень тонкие листы. Благодаря теплоотводу во время пауз уменьшается протяженность зоны термического влияния. Однако при этом возможно образование подрезов, которые могут быть устранены сваркой колеблющимся или расфокусированным лучом.
Основные параметры режима электронно-лучевой сварки -- сила тока в луче, ускоряющее напряжение, скорость перемещения луча по поверхности изделия, продолжительность импульсов и пауз, точность фокусировки луча, величина вакуума (табл. 5). Для перемещения луча по поверхности изделия используют перемещение изделия или самого луча с помощью отклоняющей системы. Отклоняющая система позволяет осуществлять колебания луча вдоль и поперек шва или по более сложной траектории. Низковольтные установки используют при сварке металла толщиной свыше 0,5 мм для получения швов с отношением глубины к ширине до 8:1. Высоковольтные установки применяют при сварке более толстого металла с отношением глубины к ширине шва до 25: 1.
Основные типы сварных соединений, рекомендуемые для электронно-лучевой сварки, приведены на рис. 54. Перед сваркой требуется точная сборка деталей (при толщине металла до 5 мм зазор не более 0,07 мм, при толщине до 20 мм зазор до 0,1 мм) и точное направление луча по оси стыка (отклонение не больше 0,2--0,3 мм). При увеличенных зазорах (для предупреждения подрезов) требуется дополнительный металл в виде технологических буртиков или присадочной проволоки. В последнем случае появляется возможность металлургического воздействия на металл шва. Изменяя величину зазора и количество дополнительного металла, можно довести долю присадочного металла в шве до 50%.
Недостатки электронно-лучевой сварки: возможность образования несплавлений и полостей в корне шва на металлах с большой теплопроводностью и швах с большим отношением глубины к ширине; для создания вакуума в рабочей камере после загрузки изделий требуется длительное время.
Сущность и техника сварки лучом лазера. В настоящее время сварка лучом лазера имеет еще незначительное применение в промышленности. Излучение лазера с помощью оптических систем может быть сфокусировано в пятно диаметром в несколько микрометров или линию и т. д. Световой луч может быть непрерывным или импульсным. При импульсном луче сварка происходит отдельными или перекрывающимися точками.
Основными параметрами луча лазера являются его мощность, длительность импульса и диаметр светового пятна на свариваемой поверхности. Расфокусировка луча также влияет на глубину проплавления основного металла. При положительных расфокусировках глубина проплавления изменяется более резко. Поглощение световой энергии основным металлом зависит от состояния его поверхности, поглощательной способности (часть светового потока, отражаясь, теряется).
Высокая концентрация теплоты в световом пятне лазера позволяет практически все металлы довести не только до расплавления, но и до кипения. Поэтому его можно использовать для сварки тугоплавких металлов. Однако мощность квантовых генераторов до последнего времени была невелика и позволяла сваривать металл толщиной до 1 мм. Поэтому луч лазера в основном использовали для сварки однородных и разнородных металлов в радиоэлектронике. Однако в последнее время появились лазеры с большой энергией луча. Они позволяют сваривать и резать различные металлы и неметаллы толщиной до десятков миллиметров. Большим преимуществом способа сварки лучом является возможность ведения процесса в вакууме, защитных газах или на воздухе. Однако следует помнить, что при сварке на воздухе расплавленный металл контактирует с окружающей его атмосферой, что может привести к развитию нежелательных металлургических взаимодействий, снижению свойств металла шва и образованию в нем дефектов.
Похожие статьи
-
Ручная дуговая сварка металлическими электродами с покрытием Качество швов зависит не только от техники сварки, но и от других факторов, таких как состав...
-
Электрошлаковая сварка - Виды сварки и способы их применения
Этот способ широко используют в промышленности для соединения металлов повышенной толщины: стали и чугуна различного состава, меди, алюминия, титана и их...
-
Лучевые способы сварки - Сварочное производство. Сварка плавлением
Электронно-лучевая сварка. Сущность процесса состоит в том, что свариваемые детали, собранные без зазора, помещают в вакуумную камеру и подают на них...
-
Сварка и резка плазменной струей - Виды сварки и способы их применения
Сущность способа. Плазма -- ионизированный газ, содержащий электрически заряженные частицы и способный проводить ток. Ионизация газа происходит при его...
-
Электрошлаковая сварка (рис. 1.2) - Виды сварки и способы их применения
Если над дугой определенной мощности расплавить достаточно большое количество токопроводящего шлака-, то совместным действием шунтирования тока дуги и...
-
Виды сварки, Электрическая дуговая сварка - Виды сварки и способы их применения
Электрическая дуговая сварка При электрической дуговой сварке нагрев метала осуществляется дугой. При устойчивом длительном протеканий тока через...
-
Газоэлектрическая сварка, Атомноводородная сварка - Виды сварки и способы их применения
Представляет собой либо "комбинацию газовой и дуговой сварки, либо дуговую сварку с дополнительным использованием различных газов. Одним из процессов...
-
Для изготовления передней рамы фронтального погрузчика МоАЗ 40484 применяется механизированная сварка, для сварки в защитном газе плавящимся проволочным...
-
Сущность сварки. Классификация способов сварки - Технологии машиностроения
Сваркой называется процесс получения неразъемного соединения двух или более деталей из твердых материалов (металлов) путем их местного сплавления или...
-
Конструкционные стали и сплавы классифицируются по назначению на строительные (арматурные) и машиностроительные, которые, в свою очередь, подразделяются...
-
Анализ конструкции (объекта дипломного проектирования) на предмет снижения ее массы, применения новых материалов, совершенствования конструктивных...
-
Технология полуавтоматической сварки - Электрическая дуговая сварка на полуавтоматах
При электродуговой полуавтоматической сварке используют защитные газы. В качестве защитных используются активные газы, т. е. такие, которые могут...
-
Сварка корневого слоя шва выполняется сварщиками в количестве не менее 3-х. Сварка заполняющих и облицовочного слоев шва выполняется двумя сварщиками....
-
Сварка в смеси углекислого газа с кислородом При изготовлении и монтаже резервуарных конструкций основным способом сварки является сварка в среде...
-
Конструктивные формы и способы изготовления вертикальных резервуаров Вертикальные цилиндрические резервуары предназначены для хранения нефтепродуктов...
-
Электрошлаковая сварка. - Сварочное производство. Сварка плавлением
Сущность процесса заключается в том, что тепловую энергию, необходимую для расплавления основного и присадочного металла, дает теплота, выделяемая в...
-
Холодная сварка чугуна - Горячая сварка чугуна
Сварка чугуна без подогрева изделия применяется шире, чем с подогревом. Подготовка поверхности дефектов к заварке заключается в сверлении, зачистке,...
-
Общие сведения о режиме сварки Режимом сварки называют основные показатели, определяющие процесс сварки, которые устанавливаются на основе исходных...
-
Марка оборудования для автоматической сварки под слоем флюса ESAB. Для внедрения новой технологии необходимо приобрести или изготовить новое оборудование...
-
Введение - Технология сборки и сварки передней рамы фронтального погрузчика МоАЗ 40484
Создание сварочной конструкции, полностью отвечающей своему служебному назначению, экономичной при изготовлении и надежной в эксплуатации, представляет...
-
Сварка плавлением - Процессы сварки металлов плавлением
Сварка плавлением осуществляется нагревом свариваемых кромок до температуры плавления без сдавливания свариваемых деталей. При нагреве с повышением...
-
Технологические параметры процесса электрошлаковой сварки (ЭШС). - Электрошлаковая сварка
Сущность метода принудительного формирования состоит в искусственном охлаждении поверхности металлической ванны. Основное назначение шлаков при эшс -...
-
На выбор метода получения заготовки оказывают влияние материал детали, назначение и технические требования на изготовление, объем и серийность выпуска,...
-
Материалы, применяемые при сварке - Технология и техника сварки
Электроды: ввиду большого разнообразия применяемых покрытий делятся на типы не по составу покрытий, а по назначению электродов и механическим свойствам...
-
Введение - Применение ионного микроскопа
Ионный микроскоп - микроскоп, в котором для получения изображения применяется создаваемый источником пучок ионов. По принципу действия ионный микроскоп...
-
Выбор режима ручной дуговой сварки часто сводится к определению диаметра электрода и сварочного тока. Скорость сварки и напряжение на дуге...
-
Плазменная сварка - Сварочное производство. Сварка плавлением
Плазменная струя, применяемая для сварки, представляет собой направленный поток частиц или полностью ионизированного газа, имеющего температуру...
-
Применение лазерного луча в промышленности и технике - Лазеры
Оптические квантовые генераторы и их излучение нашли применение во многих отраслях промышленности. Так, например, в индустрии наблюдается применение...
-
Техника и режимы аргонодуговой сварки - Аргонодуговая сварка алюминия
Питание дуги осуществляется переменным током от источников с падающими внешними характеристиками. Перед тем как приступить к сварке, необходимо как можно...
-
Неполный отжиг, Лазерная резка металла - Механическая обработка металлов
Неполный отжиг доэвтектоидной стали проводят при нагреве до температур выше Ас1 , но ниже Ас3 . При таких температурах происходит частичная...
-
Сварка плавлением - Сварочное производство. Сварка плавлением
Дуговая сварка Источником теплоты является электрическая дуга, которая горит между электродом и заготовкой. Сварочной дугой называется мощный...
-
Обеззараживание - это комплекс мероприятий по уничтожению в воде болезнетворных бактерий и вирусов. Обеззараживание вoды по способу действия на...
-
Способ охлаждения Для отвода тепла из охлаждаемых камер холодильника используют три различные системы: непосредственное, рассольное и воздушное...
-
Введение - Технология и техника сварки
1) В условиях научно-технического прогресса особенно важно развитие определяющих его областей науки, техники и производства. Практически нет ни одной...
-
Классификация электродов - Характеристика процесса сварки
Электроды, применяемые для сварки и наплавки, классифицируются по назначению (для сварки стали, чугуна, цветных металлов и для наплавочных работ)...
-
Прямое исследование в электронном микроскопе - Обработка на сверлильных станках
Ряд объектов исследования структуры металлов можно рассматривать непосредственно в электронном микроскопе. Это тонкие (~ 0,1 мкм) металлические (главным...
-
В зависимости от типа производства (массовое, серийное, единичное) и требований к качеству изделия выбирают способ изготовления изделия - горячее...
-
Предварительно нами выполнены физико-химические исследования свойств основных ферросплавов Аксуйского ферросплавного завода. Использовались: -...
-
Наиболее широко используется при изготовлении всевозможных сварных конструкций. В зависимости от материала сварной конструкции, ее габаритов, толщины...
-
Низколегированные стали, с содержанием углерода до 0.25 %, относятся к сталям, хорошо сваривающимся практически всеми видами сварки. Основное требование...
Сварка электронно-лучевая и лазерная - Виды сварки и способы их применения