Електронно-променеве зварювання (воно ж електроннопроменеве, електронне променеве зварювання, ЭЛС) – це вид зварювання, що досить швидко розвивається. З його допомогою можна зварити практично усе: і сплави високої міцності, і хімічно активні метали, і тугоплавкі матеріали. Словом, сфера застосування дуже велика.
У цій статті ми детально розповімо,що таке ЭЛС зварювання, які є достоїнства і недоліки у такої технології, і які особливості треба враховувати.
Загальна інформація
Електронно-променеве зварювання – метод зварювання, в основі якого лежить застосування променя. Промінь виділяє тепло, яке формується в результаті зіткнення пучка заряджених часток. Технологія непроста, але в ній все ж краще розібратися. Оскільки ЭЛС зварювання отримало широке поширення у багатьох сферах, починаючи від мікроелектроніки закінчуючи оптикою.
Ця технологія просто не могла ні з’явитися. Існувала потреба зварювання тугоплавких металів, а добитися хорошої якості швів просто не виходило. Класичні зварювальні технології просто не могли забезпечити належний рівень якості. Для вирішення цієї проблеми було винайдено електронно-променеве зварювання, яке концентрує тепло в одній точці, при цьому зварювальна зона залишається захищеною.
Технологія
Перейдемо до опису технології ЭЛС зварювання. Отже, ключовий елемент-це промінь, який генерує електронна гармата. Щільність енергії в такому промені висока, але її недостатньо для якісного зварювання.
Щоб виправити цю проблему електрони треба сконцентрувати в магнітній лінзі. На малюнку нижче лінза позначена цифрою6. Далі електрони, знаходячись в рухливому стані, фокусуються в щільний світловий пучок і ударяються об деталь (на картинці позначена цифрою1). За рахунок зіткнення електрони гальмуються, і їх енергія перетворюється на тепло. Тепло, у свою чергу, настільки потужне, що швидко нагріває метал до високої температури.
У конструкції передбачена магнітна система (позначена цифрою7), що відхиляє. З її допомогою вдається контролювати переміщення електронного променя по деталі. Таким чином вдається добитися точного положення променя, а значить сформувати шов в тому місці, де це необхідно.
Коли електрони стикаються з молекулами кисню, втрачається величезна кількість кінетичної енергії. До того ж катод потребує додаткового теплового захисту. Щоб вирішити ці завдання в гарматі створюють вакуум. В результаті енергія променя концентрується строго в одній точці, а площа нагріву мінімальна. Через це метал не деформується при зварюванні. Це дуже важливо при зварюванні тонких металів, особливо якщо деталь маленького розміру.
Технологія електронний променевий зварювання не проста, але важливо розуміти її суть. Щоб чітко усвідомлювати, який результат ви хочете отримати. Адже вам припаде самому настроювати устаткування, фокусування і потужність променя.
Особливості
Оскільки технологія не найпростіша, її супроводжують деякі нюанси, які треба врахувати для повного розуміння суті. Перший нюанс полягає в тому, що усе зварювання відбувається в середовищі вакууму. Від цього поверхня деталей ідеально чиста. І другий нюанс-деталі нагріваються до украй високих температур. У результаті ми отримуємо шов мінімальної товщини, який при цьому ще і швидко формується. Це дуже добре.
Завдяки цим особливостям ЭЛС зварювання можна застосовувати при зварюванні найрізноманітніших металів. У двох деталей може бути різна товщина, склад і навіть температура плавлення. Шов все одно вийде якісним. Мінімальна товщина для зварювання складає0,02 міліметра. А максимальна-100 міліметрів. Діапазон дуже великий, можна варити більшість деталей. Це усе, що вам треба врахувати.
Достоїнства і недоліки
Зварювання електронне із застосуванням променя має декілька вагомих плюсів, завдяки яким вона і отримала своє широке поширення. Передусім, деталі при зварюванні не коробляться, оскільки на деталь впливає мала кількість тепла. В середньому воно в5 разів менше, ніж при інших технологіях зварювання.
Друга гідність-це великі можливості. Ви можете зварити будь-які метали і навіть не метали. Зварювання кераміки з вольфрамом? Будь ласка! До того ж, можна настроїти фокусування променя і нагрівати зону діаметром менше1 міліметра. Це вражає. Можна зварити деталі практично будь-якого розміру.
Ще один плюс-ця висока якість шва. І не важливо, що ви варите: звичайну сталь або хімічно активні метали на зразок титану. У будь-якому випадку, якість з’єднання вас приємно здивує. А іноді завдяки ЭЛС зварюванню вдається досягти і поліпшення характеристик металу. Ви також можете зварити будь-які сплави, у тому числі стійкі до корозії. Можливості безмежні!
ЭЛС дуже економічна, оскільки споживається мало електроенергії. До того ж, технологія універсальна і дозволяє варити будь-які метали. Ви також можете не обробляти кромки, якщо у вас немає такої можливості.
Що ж, достоїнства вагомі. Але що щодо недоліків? І без них не обійшлося. Наприклад, при зварюванні металів з високими теплопровідними властивостями велика вірогідність утворення отворів в корені шва. Це впливає на міцність зварного з’єднання. І впливає негативно.
Також застосування электро-лучевой зварювання не завжди виправдане. Вона незамінна при роботі у важкодоступних місцях, але якщо говорити про зварювання в заводських умовах, то достоиснтва не завжди виправдовують себе.
Устаткування
На сьогодні устаткування на електронно-променеве зварювання робиться як у нас, так і за кордоном. Практично усі моделі оснащені гарматами з непрямим або прямим каналом катодів. В цілому, вітчизняна продукція мало в чому поступається зарубіжній, при цьому коштує дешевше. Так, у неї не такий футуристичный дизайн, але вона справляється з усіма завданнями. А це найголовніше.
Існують моделі, у яких променеві гармати розташовуються в камері. За допомогою таких установок можна виконувати зварювання променем із складною траєкторією руху. У усіх сучасних моделях використовуються комп’ютерні технології, так що вірогідність людського чинника украй мала. Багато процесів взагалі проходять в автоматичному режимі, оператор може не бути присутнім на робочому місці.
Незважаючи на усю технологічність, зварювальне устаткування для ЭЛС зварювання досить просто обслуговується і не вимагає довгого навчання співробітників. Треба один раз запрограмувати установку і простежити, щоб промінь фокусувався в потрібному місці. Єдине, що потім доведеться робити кожного разу-це регулювати фокусування або змінювати потужність самого променя. Більше не треба ніяких налаштувань.
Висновок
Установка електронний променевий зварювання хоч і коштує недешево, але з її допомогою можна зварити навіть метал з керамікою, не кажучи вже про просте зварювання двох металевих деталей. Та і сама ЭЛС зварювання дуже технологічне і крокує в ногу з часом. При цьому зварювальний процес дуже економічний, не вимагає великих витрат.