Электронно-лучевая сварка | luch-istok.ru

Электронно-лучевая сварка

Отделение НТЦ «ИСТОК» ФГУП «НИИ НПО «ЛУЧ» осуществляет услуги по электронно-лучевой сварке химически активных металлах и сплавах, таких как ниобий, цирконий, титан, молибден, вольфрам и др. Хорошее качество электронно-лучевой сварки достигается также на низкоуглеродистых, коррозионностойких сталях, меди и медных, никелевых, алюминиевых сплавах.

Электронно-лучевая сварка – сварка, при которой нагрев и плавление изделий осуществляется потоком высокоскоростных электронов, движущихся под действием электрического поля в вакууме. Высокая концентрация энергии в луче позволяет получать при больших скоростях ЭЛС узкие и глубокие сварные швы с минимальной зоной термического влияния и высокими механическими свойствами металла шва и околошовной зоны. Благодаря вакууму, c остаточным давлением Р < 5*10^-5 мм.рт.ст., в котором происходит сварка, отсутствует насыщение металла шва газами, а в ряде случаев наблюдается дегазация металла шва и повышение его пластических свойств.

 

Характеристики электронно-лучевых сварочных установок

Электронно-лучевые сварочные установки 6Е500, ЛУЧ-9, ЭЛТА

 

Характеристика	Значение
Размер вакуумной камеры, мм	700х1300х800
Ускоряющее напряжение, кВ	20-60
Мощность луча, кВт	6
Рабочий вакуум, мм.рт.ст	5∙10-5
Перемещения манипулятора, мм	400/260
Скорость перемещения, мм/сек	0-30
Точность позиционирования, мкм	10
Манипулятор	многопозиционный
Диаметр планшайбы, мм	320
Наклон планшайбы	0-90°
Скорость вращения, об/мин	0,1-30
Габариты свариваемых изделий:	диаметр от 1 до 40 мм длинна 50-1200 мм толщина от 0,2мм до 2мм

Сварка длинномерных изделий

Отделение занимается разработкой технологии электронно-лучевой сварки длинномерных изделий (труб) из специальных тугоплавких сплавов, с подбором рациональных технологических режимов сварки, при которых достигается требуемая прочность, пластичность и геометрия сварного шва. Для решения задачи увеличения пластичности сварного соединения, отделение использует собственное НОУ-ХАУ — технологию локального легирования сварной ванны и зоны термического влияния.

Применение:

• электронно-лучевая сварка химически активных металов и сплавов, изделий из термически упрочненных материалов, изделий после завершающей механической обработки;
• сварка конструкций ответственного назначения в авиакосмической промышленности, ядерной энергетике, энергетическом машиностроении, турбомашиностроении, электровакуумном, приборном и релейном производстве.

Электронно-лучевая сварка — Википедия. Что такое Электронно-лучевая сварка

Электронно-лучевая сварка

 — сварка, источником энергии при которой является кинетическая энергия электронов в электронном пучке, сформированном электронной пушкой.

Используется для сварки тугоплавких, высокоактивных металлов в космической, авиационной промышленности, приборостроении и др. Электронно-лучевая сварка используется и при необходимости получения высококачественных швов с глубоким проплавлением металла, для крупных металлоконструкций.

История

Первая установка для электронно-лучевой сварки была создана в МЭИ в 1958 году. В настоящее время выпускаются установки ЭЛУ-27, ЭЛСТУ-60, MEBW-60 и др.

Сущность

Электронно-лучевая сварка проводится электронным лучом в вакуумных камерах. Размеры камер зависят от размеров свариваемых деталей и составляют от 0.1 до нескольких сотен кубических метров.

Плавление металла при электронно-лучевой сварке и образование зоны проплавления обусловлено давлением потока электронов в электронно-лучевой пушке, выделением теплоты в объеме твердого металла, реактивным давлением испаряющегося металла, вторичных и тепловых электронов и излучением.

Сварка производится непрерывным или импульсным электронным лучом. Импульсные лучи с большой плотностью энергии и частотой импульсов 100—500 Гц используются при сварке легкоиспаряющихся металлов, таких как алюминий, магний. При этом повышается глубина проплавления металла. Использование импульсных лучей позволяет сваривать тонкие металлические листы.

В камере, формирующей электронный луч, откачивается воздух вплоть до давлений 1—10 Па. Это приводит к высокой защите расплавленного металла от газов воздуха.

Приемы сварки электронными лучами

Электронная пушка. 1 — катод, 2 — электрод, 3 — анод, 4 — электромагнитная линза, 5 — отклоняющая катушка, 6 — свариваемое изделие

В электронно-лучевой сварке применяют следующие технологические приемы для улучшения качества шва:

• сварку наклонным лучом (отклонение на 5—7°) для уменьшения пор и несплошностей в металле;
• сварку с присадкой для легирования металла шва;
• сварку на дисперсной подкладке для улучшения выхода паров и газов из металла;
• сварку в узкую разделку;
• сварку двумя электронными пушками, при этом одна пушка производит проплавление металла, а вторая формирует корень канала;
• предварительные проходы для очистки и обезгаживания кромок свариваемых металлов;
• двустороннюю сварку одновременно или последовательно ;
• развертку электронного луча: продольную, поперечную, Х-образную, круговую, по эллипсу, дуге и т. п.;
• расщепление луча для одновременной сварки двух и более стыков;
• модуляцию тока луча частотой 1—100 Гц. для управления теплоподачей в сварной шов.

Преимущества

Электронно-лучевая сварка имеет следующие преимущества:

• Высокая концентрация теплоты позволяет за один проход сваривать металлы толщиной от 0,1 до 200 мм;
• Для сварки требуется в 10-15 раз меньше энергии чем для дуговой сварки;
• Отсутствует насыщение расплавленного металла газами.

Недостатки

• Образование непроваров и полостей в корне шва;
• Необходимость создания вакуума в рабочей камере.

Оборудование

Электронно-лучевые установки подразделяются на универсальные и специализированные, высоковакуумные (давление менее <10^-1 Па), промежуточного вакуума (давление 10—10^-1 Па), сварка в защитном газе (10³—10⁵ Па), на камерные (изделие внутри рабочей камеры) и с локальным вакуумированием (герметизация изделия в зоне сварки).

В состав установок для электронно-лучевой сварки входит электронная пушка, блоки питания. Электронно-лучевая пушка формирует пучок электронов с высокой плотностью энергии.

См. также

Примечания

Литература

• Николаев Г. А. Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х т. — М.: Машиностроение, 1978 (1-4 т).
• Электронно-лучевая сварка/О. К. Назаренко, А. А. Кайдалов, С. Н. Ковбасенко и др./Под ред. Б. Е. Патона.— Киев: Наукова думка, 1987.— 256 с.
• З. Шиллер, У. Гайзиг, З. Панцер. Электронно-лучевая технология. — М.: Энергия, 1980. — 528 с.

• Попов В. Ф., Горин Ю. Н. Процессы и установки электронно-ионной технологии. — М.: Высш. шк., 1988. — 255 с. — ISBN 5-06-001480-0.

• Виноградов М.И., Маишев Ю.П. Вакуумные процессы и оборудование ионно — и электронно-лучевой технологии. — М.: Машиностроение, 1989. — 56 с. — ISBN 5-217-00726-5.

Ссылки

Электронно-лучевая сварка — Остальные вопросы

Электронные пушки для ЭЛС

 

Схема электронно-оптической системы: 1 — изделие; 2 — электронный луч; 3 — катод; 4 — прикатодный управляющий электрод; 5 — анод; 6 — кроссовер; 7 — магнитная линза; 8 — система отклонения пучка; 9 — фокусное пятно; а0 — половинный угол расхождения луча; а1 — половинный угол сходимости луча на изделии; dкр — диаметр кроссовера; dфп — диаметр луча в фокусе

 

Электронные пушки

Электроннолучевая пушка предназначена для создания электронного луча, который и служит источником сварочной теплоты. Параметры электронного луча, соответствующие технологическому процессу сварки, определяют основные требования к конструкции электронной пушки (табл. 34). В сварочных установках электронная пушка состоит из следующих основных элементов: катод-источник электронов; анод — электрод с отверстием в середине для пропускания луча к изделию, подключенный к положительному полюсу силового выпрямителя; фокусирующий прикатодный олектрод (модулятор), регулирующий силу тока в луче; фокусирующая магнитная линза; отклоняющая магнитная система.

 

В диодных пушках прикатодный электрод имеет потенциал катода, в триодных — на него подается отрицательный относительно катода потенциал Uм для управления силой тока в пушке. Комбинированные, т. е. с электростатической и электромагнитной фокусировкой пучка одновременно, пушки наиболее распространены в сварочных установках. В них применяются термоэлектронные катоды, ток эмиссии которых определяется уравнением Ричардсона

Ie = Ae * T^2 * Sk * e^(-b/T)

где Sк — эмиттирующая площадь катода; Т — абсолютная температура катода; Ае, b — константы, характеризующие материал катода.

 

В сварочных установках катоды обычно изготовляют из тугоплавких металлов (тантала, вольфрама) или из гексаборида лантана. Конструкции катода уделяется особое внимание, так как условия его работы чрезвычайно тяжелые: высокая температура и интенсивное разрушение под влиянием ионной бом-бардировки, а требования к точности и сохранению размеров его при работе очень высокие. От самых незначительных деформаций катода зависят в сильной степени параметры электронного луча. Обычно срок службы катода составляет не более 20 ч непрерывной работы, редко до 50 ч.

 

Мощность электронного луча определяется произведением Рл = Uускор.*Iл и регулируется путем изме-нения тока в нем (Iл), что в любых электронных пушках достигается изменением температуры нагрева катода. Но такой способ очень инерционен и неудобен тем, что эта зависимость нелинейна. Новый тепловой режим, а следовательно, и новое значение тока, устанавливаются лишь через несколько секунд.

 

Более распространен метод регулирования тока путем подачи отрицательного, относительно катода, потенциала на управляющий катод Uм величиной 1-3 кВ. Скорость установления тока луча при импульсном открывании электронной пушки А.852.19 составляет примерно 2 мА/мкс. Для импульсного управления током луча в электрической схеме установки предусмотрены специальные электронные схемы, которые вырабатывают сигнал, подаваемый на модулятор. Обычно схема позволяет также плавно управлять величиной тока в луче.

 

Плотность тока в луче можно регулировать, меняя его диаметр на изделии без изменения величины общего тока, с помощью магнитной линзы. Такая линза представляет собой катушку с током, ось которой совпадает с осью луча. Для повышения эффективности работы ее помещают в ферромагнитный экран. В этом случае магнитное поле концентрируется в узком немагнитном зазоре.

 

Фокусное расстояние линзы (f, см) — расстояние от середины этого зазора до минимального сечения прошедшего сквозь линзу пучка -определяется конструкцией линзы, анодным напряжением пушки и током, протекающим по обмотке линзы.

 

Фокусное расстояние линейно зависит от анодного напряжения установки, но не зависит от силы тока в луче. Параметры сварного шва непосредственно зависят от постоянства энергетических характеристик электронною луча, в том числе его диаметра, так как его величина определяет удельную мощность луча. Поэтому в электронно-лучевых установках особое внимание уделяется постоянству анодного напряжения. Применяют специальные меры для стабилизации его, что позволяет устранить влияние колебания напряжения сети, пульсаций силового выпрямителя и т. п.

 

Отклоняющие системы применяют для установки луча на шов или некоторой корректировки его положения относительно стыка, перемещения луча вдоль оси стыка при выполнении сварного шва; периодического отклонения луча при сварке с поперечными или продольными колебаниями луча и при слежении за стыком во время сварочной операции. Магнитное поле направлено поперек направления движения электронов, а сила, отклоняющая траекторию электрона, действует перпендикулярно оси луча и направлению магнитного поля. 

 

Поскольку электронный пучок при отклонении расфокусируется, то в сварочных установках отклонение его осуществляется на небольшие углы, не более 7-10 град.

 

При сварке толстолистовых металлов, а также при сварке в промежуточном вакууме и при атмосферном давлении неизбежно повышение ускоряющего напряжения, так как этим путем прежде всего можно заметно уменьшить рассеяние пучка. Однако повышение ускоряющего напряжения затрудняет совмещение луча со стыком, требует специальной защиты персонала от рентгеновского излучения; аппаратура усложняется.

Электронно-лучевая плавка — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 17 июля 2016; проверки требуют 9 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 17 июля 2016; проверки требуют 9 правок.

Электро́нно-лучева́я пла́вка — метод плавки путём использования электронного пучка. Применяется при плавке особо чистых материалов, например, сталей и титана, и материалов, стойких к высокой температуре и химическим воздействиям. При электронно-лучевой плавке загрязнение материала посторонними примесями почти отсутствует. Благодаря наличию высокого вакуума имеется возможность удаления примесей из материала. Легкость управления мощностью электронного пучка позволяет использовать разнообразные режимы плавки^[1]. Возможна температура расплава, превышающая температуру плавления. Промышленные электронные плавильные печи имеют мощность свыше 200 кВт и выдают слитки длиной до нескольких метров и весом до нескольких тонн. По сравнению с плавкой в дуговых или мартеновских печах электронно-лучевые технологии (англ.) обладают меньшим количеством выбросов в атмосферу вредных веществ и меньшим потреблением электроэнергии.

• Аброян И.А., Андронов А.Н., Титов А.И. Физические основы электронной и ионной технологии. — М.: Высшая школа, 1984. — 320 с.
• З. Шиллер, У. Гайзиг, З. Панцер. Электронно-лучевая технология. — М.: Энергия, 1980. — 528 с.

• Попов В. Ф., Горин Ю. Н. Процессы и установки электронно-ионной технологии. — М.: Высш. шк., 1988. — 255 с. — ISBN 5-06-001480-0.

• Виноградов М.И., Маишев Ю.П. Вакуумные процессы и оборудование ионно — и электронно-лучевой технологии. — М.: Машиностроение, 1989. — 56 с. — ISBN 5-217-00726-5.

• Электронные плавильные печи / Смелянский М.Я. — М.: Энергия, 1971. — 167 с.

• Патон Б. Е., Тригуб Н. П., Ахонин С. В. Электронно-лучевая плавка тугоплавких и высокореакционных металлов.. — Киев: Наук. думка, 2008. — 312 с.

Электронно-лучевая сварка — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Электронно-лучевая сварка — сварка, источником энергии при которой является кинетическая энергия электронов в электронном пучке, сформированном электронной пушкой.

Используется для сварки тугоплавких, высокоактивных металлов в космической, авиационной промышленности, приборостроении и др. Электронно-лучевая сварка используется и при необходимости получения высококачественных швов с глубоким проплавлением металла, для крупных металлоконструкций.

История

Первая установка для электронно-лучевой сварки была создана в МЭИ в 1958 году. В настоящее время выпускаются установки ЭЛУ-27, ЭЛСТУ-60, MEBW-60 и др.

Сущность

Электронно-лучевая сварка проводится электронным лучом в вакуумных камерах. Размеры камер зависят от размеров свариваемых деталей и составляют от 0.1 до нескольких сотен кубических метров.

Плавление металла при электронно-лучевой сварке и образование зоны проплавления обусловлено давлением потока электронов в электронно-лучевой пушке, выделением теплоты в объеме твердого металла, реактивным давлением испаряющегося металла, вторичных и тепловых электронов и излучением.

Сварка производится непрерывным или импульсным электронным лучом. Импульсные лучи с большой плотностью энергии и частотой импульсов 100—500 Гц используются при сварке легкоиспаряющихся металлов, таких как алюминий, магний. При этом повышается глубина проплавления металла. Использование импульсных лучей позволяет сваривать тонкие металлические листы.

В камере, формирующей электронный луч, откачивается воздух вплоть до давлений 1—10 Па. Это приводит к высокой защите расплавленного металла от газов воздуха.

Приемы сварки электронными лучами

Электронная пушка. 1 — катод, 2 — электрод, 3 — анод, 4 — электромагнитная линза, 5 — отклоняющая катушка, 6 — свариваемое изделие

В электронно-лучевой сварке применяют следующие технологические приемы для улучшения качества шва:

• сварку наклонным лучом (отклонение на 5—7°) для уменьшения пор и несплошностей в металле;
• сварку с присадкой для легирования металла шва;
• сварку на дисперсной подкладке для улучшения выхода паров и газов из металла;
• сварку в узкую разделку;
• сварку двумя электронными пушками, при этом одна пушка производит проплавление металла, а вторая формирует корень канала;
• предварительные проходы для очистки и обезгаживания кромок свариваемых металлов;
• двустороннюю сварку одновременно или последовательно ;
• развертку электронного луча: продольную, поперечную, Х-образную, круговую, по эллипсу, дуге и т. п.;
• расщепление луча для одновременной сварки двух и более стыков;
• модуляцию тока луча частотой 1—100 Гц. для управления теплоподачей в сварной шов.

Преимущества

Электронно-лучевая сварка имеет следующие преимущества:

• Высокая концентрация теплоты позволяет за один проход сваривать металлы толщиной от 0,1 до 200 мм;
• Для сварки требуется в 10-15 раз меньше энергии чем для дуговой сварки;
• Отсутствует насыщение расплавленного металла газами.

Недостатки

• Образование непроваров и полостей в корне шва;
• Необходимость создания вакуума в рабочей камере.

Оборудование

Электронно-лучевые установки подразделяются на универсальные и специализированные, высоковакуумные (давление менее <10^-1 Па), промежуточного вакуума (давление 10—10^-1 Па), сварка в защитном газе (10³—10⁵ Па), на камерные (изделие внутри рабочей камеры) и с локальным вакуумированием (герметизация изделия в зоне сварки).

В состав установок для электронно-лучевой сварки входит электронная пушка, блоки питания. Электронно-лучевая пушка формирует пучок электронов с высокой плотностью энергии.

См. также

Примечания

Литература

• Николаев Г. А. Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х т. — М.: Машиностроение, 1978 (1-4 т).
• Электронно-лучевая сварка/О. К. Назаренко, А. А. Кайдалов, С. Н. Ковбасенко и др./Под ред. Б. Е. Патона.— Киев: Наукова думка, 1987.— 256 с.
• З. Шиллер, У. Гайзиг, З. Панцер. Электронно-лучевая технология. — М.: Энергия, 1980. — 528 с.

• Попов В. Ф., Горин Ю. Н. Процессы и установки электронно-ионной технологии. — М.: Высш. шк., 1988. — 255 с. — ISBN 5-06-001480-0.

• Виноградов М.И., Маишев Ю.П. Вакуумные процессы и оборудование ионно — и электронно-лучевой технологии. — М.: Машиностроение, 1989. — 56 с. — ISBN 5-217-00726-5.

ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВАЯ СВАРКА — что такое в Современном энциклопедическом сл

Смотреть что такое ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВАЯ СВАРКА в других словарях:

ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВАЯ СВАРКА

электро́нно-лучева́я сва́рка сварка плавлением с нагревом мест контакта направленным концентрированным пучком электронов с энергией до 10⁵ эВ. Исто… смотреть

ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВАЯ СВАРКА

Электро́нно-лучева́я сва́рка — сварка плавлением с нагревом мест контакта направленным концентрированным пучком электронов с энергией до 10⁵ эВ. Источником электронов является электронная пушка. Для формирования направленного потока электронов применяют фокусирующую систему (с магнитными или электрическими полями). Направленный электронный луч, перемещаясь вдоль границы соединяемых деталей, может образовывать швы практически любой конфигурации с достаточно высокой скоростью. Сварка проводится в вакууме, что необходимо для свободного движения электронов и сохранения формы электронного пучка. Электронный луч плавит и доводит до кипения практически все металлы, он может использоваться также и для резки, образования отверстий и т. п. Существенным недостатком электронно-лучевой сварки (и других подобных операций) является необходимость создания вакуума и высокого напряжения для обеспечения мощного электронного луча…. смотреть

ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВАЯ СВАРКА

Электронно-лучевая сварка Электронно-лучевая сварка — сварка расправлением материалов в месте соединения пучком электронов с энергией до 100 кэВ. Эл… смотреть

ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВАЯ СВАРКА

Electron beam welding — Электроннолучевая сварка. Метод сварки, который производит соединение металлов благодаря температуре, полученной концентрированным потоком высокоскоростных электронов, бомбардирующих свариваемые поверхности. Сварка может быть проведена при атмосферном давлении, среднем вакууме (приблизительно от 103 до 25 торр* ) или высокого вакуума (приблизительно от 106 до 103 торр). (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО «Профессионал», НПО «Мир и семья»; Санкт-Петербург, 2003 г.)… смотреть

ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВАЯ СВАРКА

ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ сварка — сварка расплавлением материалов в месте их соединения пучком электронов с энергией до 100 кэВ. Выполняется в вакууме. Применяется для прецизионной сварки, сварки изделий из особо чистых, разнородных или тугоплавких металлов (напр., в микроэлектронике).<br>… смотреть

ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВАЯ СВАРКА

ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ СВАРКА , сварка расплавлением материалов в месте их соединения пучком электронов с энергией до 100 кэВ. Выполняется в вакууме. Применяется для прецизионной сварки, сварки изделий из особо чистых, разнородных или тугоплавких металлов (напр., в микроэлектронике)…. смотреть

ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВАЯ СВАРКА

ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ СВАРКА, сварка расплавлением материалов в месте их соединения пучком электронов с энергией до 100 кэВ. Выполняется в вакууме. Применяется для прецизионной сварки, сварки изделий из особо чистых, разнородных или тугоплавких металлов (напр., в микроэлектронике)…. смотреть

ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВАЯ СВАРКА

— сварка расплавлением материалов в месте ихсоединения пучком электронов с энергией до 100 кэВ. Выполняется в вакууме.Применяется для прецизионной сварки, сварки изделий из особо чистых,разнородных или тугоплавких металлов (напр., в микроэлектронике)…. смотреть