Что такое электронно-лучевая сварка? - Определение и процесс

Что такое электронно-лучевая сварка?

Электронно-лучевая сварка (ЭЛС) — это процесс сварки плавлением, при котором пучок высокоскоростных электронов воздействует на два соединяемых материала. Заготовки плавятся и сливаются, поскольку кинетическая энергия электронов преобразуется в тепло при ударе. EBW часто выполняется в условиях вакуума, чтобы предотвратить рассеивание электронного луча.

Электроны генерируются с помощью электронной пушки, а затем разгоняются до очень высоких скоростей с помощью электрических полей. Затем этот высокоскоростной поток электронов фокусируется с помощью магнитных полей и точно подается на соединяемые материалы.

Когда электроны сталкиваются с материалами, их кинетическая энергия преобразуется в тепло, что заставляет металлы плавиться и течь вместе. Электронно-лучевая сварка обычно происходит в вакууме, поскольку присутствие молекул газа может рассеивать луч.

Из-за высокого напряжения, используемого при электронно-лучевой сварке, и необходимого вакуума весь процесс контролируется компьютером и в значительной степени автоматизирован. Точный характер технологии часто требует специальных приспособлений для закрепления деталей при соединении, а столы с ЧПУ обычно используются для перемещения приспособлений и заготовок внутри сварочной камеры.

Аппараты для электронно-лучевой сварки очень дороги, их необходимо тщательно обслуживать, а поддержка, необходимая для технологий высокого напряжения и высокого вакуума, может быть сложной. Однако электронно-лучевая сварка невероятно точна, прочна и чиста, весь процесс воспроизводим с высокой точностью, а для многих применений и материалов электронно-лучевая сварка является наилучшей из существующих технологий соединения.

Типичная процедура электронно-лучевой сварки

Хотя каждая работа по электронно-лучевой сварке уникальна, в EB Industries мы придерживаемся базовой процедуры, которая позволяет поддерживать как качество сварки, так и производительность.

• Подлежащие сборке детали тщательно проверяются и очищаются;
• Разработаны приспособления для надежного удержания деталей на месте во время процесса сварки. Мы стараемся максимизировать количество деталей, которые можно сварить за один вакуумный цикл, чтобы поддерживать высокую производительность. При необходимости приспособления изготавливаются на заказ в нашем полном механическом цехе;
• Детали загружаются в свои приспособления, а приспособления прикрепляются к столу с ЧПУ аппарата для электронно-лучевой сварки. Стол ЧПУ запрограммирован на точное перемещение деталей в положение под электронным лучом во время процесса сварки;
• Вакуумная камера закрепляется и из нее откачивается воздух для достижения необходимого частичного или полного вакуума, требуемого спецификацией заказчика;
• При необходимости выполняются пробные сварные швы для проверки правильности выравнивания и фокусировки луча, мощности луча, проникновения в сварной шов и общего качества сварного шва. Параметры корректируются по мере необходимости и постоянно контролируются во время всех сварочных операций;
• Если это производственный цикл сварки, оператор сварки инициирует программирование таблицы ЧПУ и цикл обжига электронным лучом. Затем детали свариваются электронным лучом;
• По окончании цикла сварки вакуумная камера откачивается, а детали и фитинги снимаются со сварочного аппарата;
• Детали осторожно снимаются со своих креплений, а затем подвергаются полному контролю качества.

Работа электронно-лучевой сварки

Электронно-лучевая сварка (ЭЛ) — это процесс сварки плавлением, при котором электроны генерируются электронной пушкой и разгоняются до высоких скоростей с помощью электрических полей. Этот высокоскоростной поток электронов плотно фокусируется с помощью магнитных полей и подается на соединяемые материалы. Пучок электронов создает кинетическое тепло при воздействии на детали, заставляя их плавиться и соединяться друг с другом.

Электронно-лучевая сварка выполняется в вакууме, так как присутствие газа может привести к рассеиванию луча. Поскольку это вакуумный процесс и используются высокие напряжения, этот метод сварки в значительной степени автоматизирован и управляется компьютером. В результате для перемещения заготовок внутри сварочной вакуумной камеры используются специальные приспособления и столы с ЧПУ.

Последние разработки в технологии аппаратов для электронно-лучевой сварки позволили реализовать локальный метод электронно-лучевой сварки, при котором электронно-лучевая пушка помещается в вакуумную камеру на стороне соединяемого материала, а не помещается вся заготовка в вакуумную камеру.

При электронно-лучевой сварке электрон вырабатывается катодом электронной пушки. После катода предусмотрена чашеобразная сетка. Он предотвращает расхождение электронов и контролирует их. Из-за высокого напряжения, приложенного к катоду и аноду. Анод, который заряжен положительно, притягивает электрон из сетки чашки.

Анод ускоряет электрон, и его скорость увеличивается и достигает диапазона 50 000 – 200 000 км/с. От анода пучок высокоскоростных электронов проходит через магнитную линзу и катушки дефлектора.

Магнитная линза фокусирует электронный луч в нужном месте на заготовке. А дефлекторная катушка отклоняет луч в требуемую зону сварки. Когда высокоскоростной электронный луч попадает на заготовку, выделяется сильное тепло, которое расплавляет металл двух заготовок и заполняет зону сварки. Расплавленный шов затвердевает и образует прочный сварной шов.

Применение электронно-лучевой сварки

• Он используется в аэрокосмической промышленности для изготовления компонентов реактивных двигателей, частей конструкций, деталей трансмиссии и датчиков.
• Он используется в электроэнергетике.
• Он используется в космической промышленности для изготовления титановых резервуаров и датчиков.
• Он используется в автомобильной промышленности для производства систем трансмиссии, шестерен и турбокомпрессоров.
• Он используется в электротехнической и электронной промышленности для изготовления деталей медных конструкций.
• Другие области, где он используется, — атомная промышленность, медицина, исследовательские центры и т. д.

Преимущества электронно-лучевой сварки

• Высокая скорость сварки.
• Возможна сварка разнородных металлов.
• Высокое качество и точность сварки.
• Меньше эксплуатационных расходов.
• Материалы с высокими температурами сварки легко свариваются.
• Меньше искажений из-за меньшей зоны нагрева.
• Стоимость уборки незначительна.
• Он сваривает более толстые листы толщиной от 0,025 мм до 100 мм.
• Он способен сваривать труднодоступные соединения.

Недостатки электронно-лучевой сварки

• Стоимость оборудования очень высока.
• Для его работы требуется высококвалифицированный оператор.
• Требуется высокий вакуум.
• Из-за работы в вакууме сварка крупных изделий невозможна.
• Для работы с ним необходимы повышенные меры безопасности.