Электронно-лучевая сварка (ЭЛС) – технология сварки, которая продолжает стремительно развиваться, но уже получила обширную сферу применения. Она позволяет сварить высокопрочные и тугоплавкие материалы и даже химически активные металлы. Практически все.
Статья предназначена для подробного ознакомления с технологией ЭЛС, ее сильной стороной, недостатками и особенностями, которые необходимо брать во внимание при работе с ней.
Общая информация
Электронно-лучевая сварка – сварочная технология, использующая в своей работе луч, заряженные частицы которого при столкновении выделяет большое количество тепла. Сложная технология, но ввиду того, что она широко распространилась и используется многими сферами, в ней стоит разобраться.
Область применения электронно-лучевой сварки распространяется от микроэлектроники до оптики. Эта технология просто обязана была появиться.
Имелась необходимость соединить тугоплавкие материалы, а существующие способы не позволяли получить шов необходимого уровня качества. Изобретение электронно-лучевой сварки обязано именно этому.
Принцип действия устройства состоит в концентрации тепловой энергии в одной точке, не затрагивая остальную зону работ.
Технология
Опишем непосредственно ЭЛС. Основным блоком устройства является электронная пушка, генерирующая тепловой луч. Он имеет хоть и высокую, но недостаточную для осуществления сварки плотность энергии.
Для устранения этого недостатка используется магнитная линза, концентрирующая электроны. Сфокусированные в пучок, подвижные электроны ударяются об деталь.
При столкновении с деталью происходит резкая остановка электронов с выделением огромного количества тепла, которое благодаря своим высоким показателям позволяет быстро нагреть зону сварки до высокой температуры.
Для осуществления движения электронного луча по детали в конструкции ЭЛС предназначена магнитная система отклонения. Это позволяет добиться точного позиционирования точки сварки для формирования соединения в необходимом месте.
Для компенсации потерь кинетической энергии при столкновении электронов с молекулами кислорода и обеспечения дополнительной тепловой защиты катода в пушке предусмотрена возможность создавать вакуум.
Это позволяет минимизировать площадь нагрева и сконцентрировать всю энергию луча четко в одном месте. Также это позволяет избежать деформирования детали при сварке, что особенно критично во время работы с тонким металлом и деталями небольшого размера.
Хоть технология ЭЛС довольно сложная, но понимать ее принцип все же необходимо для четкого осознания конечного результата. Особенно если придется производить настройку оборудования, фокусировку и мощность луча.
Особенности
Поскольку технология считается одной из самых сложных, она имеет некоторые особенности, которые необходимо брать во внимание, чтобы иметь представление о самом процессе:
- Первая особенность заключается в том, что весь процесс протекает в вакууме на идеально чистой поверхности.
- Вторая – достаточно быстрый нагрев деталей до очень высокой температуры позволяет сформировать соединение минимальной толщины. Что очень удобно.
Эти особенности дают возможность применять электронно-лучевую сварку в работе с самыми разнообразными материалами. Детали могут иметь разные размеры и различаться по параметрам. Температура плавления используемых материалов может различаться, но это никак не отражается на качестве.
Минимальная толщина обрабатываемых деталей 0,02 мм, максимальная — 100 мм. Область применения довольно обширна и позволяет работать со многими материалами.
Достоинства и недостатки
Электронно-лучевая сварка получила несколько преимуществ, позволивших ей завоевать довольно обширную аудиторию:
- В первую очередь это отсутствие деформации деталей из-за малого воздействия тепла вне рабочей зоны. Оно получается почти в 5 раз меньше в сравнении с использованием остальных технологий.
- Следующая особенность заключается в больших возможностях, которые выражаются в способности соединять любые металлы с неметаллами, к примеру вольфрама с керамикой.
- Калибровка фокусировки луча позволяет зону нагрева сделать меньше 1 мм. Это дает возможность сваривать детали фактически любого размера.
- Высококачественный шов. Без разницы, используете вы обычный металл или химически активный наподобие титана, вы получите абсолютно идеальное соединение.
- Иногда благодаря использованию ЭЛС получается улучшить характеристики металла. Почти безграничные возможности позволяют соединять любые сплавы, включая и коррозиестойкие.
- Потребление малого количество электроэнергии относит ЭЛС к разряду экономичных, а универсальность технологии позволяет работать с любыми материалами. Вы даже можете не разделывать кромки, если не имеете такой возможности.
Но при всех ее достоинствах технология все же имеет и свои недостатки. К примеру, при использовании материалов, имеющих высокую теплопроводность есть большая вероятность появления пустот в корне шва, что негативно отражается на его качестве.
Оборудование
Производство современно электронно-лучевого оборудования налажено как у зарубежного, так и отечественного производителя. При этом отечественная продукция не сильно уступает в качестве зарубежным аналогам, зато имеет меньшую стоимость.
Менее футуристический дизайн не мешает выполнять поставленные задачи. Стоит отметить, что устройства оснащаются пушками с прямым или косвенным каналом катодов.
Установки с лучевыми пушками, расположенными в камере, предоставляют возможность производить сварку с использованием сложной траектории луча. Все современные модели основаны на использовании компьютеров, и исключают появление человеческого фактора.
Автоматизация большинства операций избавляет от необходимого присутствия человека. Невзирая на высокую технологичность, устройства для электронно-лучевой сварки легкие в обслуживании и позволяют быстро обучить оператора.
Устройство программируется один раз, необходимо только проконтролировать место фокусировки луча. Периодически только производится регулировка фокусировки или корректировка мощности луча, другие настройки больше не производятся.
Вместо заключения
Высокая стоимость ЭЛС нивелируется универсальностью устройства, его технологичностью и современностью. С ее помощью можно соединить не просто две металлические детали, но и металл с керамикой. Экономичность рабочего процесса требует минимальных затрат.
Вам доводилось работать с электронно-лучевой сваркой? Или вы относитесь к мастерам высокого уровня и хотите поделиться своим опытом? Оставьте свои комментарии.
