Принцип електронно-променевого зварювання, її особливості та характеристики

Електронно-променеве зварювання (ЕЛС) – технологія зварювання, яка продовжує стрімко розвиватися, але вже отримала широку сферу застосування. Вона дозволяє зварити високоміцні та тугоплавкі матеріали та навіть хімічно активні метали. Практично все.

Стаття призначена для детального ознайомлення з технологією ЕЛС, її сильною стороною, недоліками та особливостями, які необхідно брати до уваги при роботі з нею.

Загальна інформація

Електронно-променеве зварювання – зварювальна технологія, що використовує у своїй роботі промінь, заряджені частки якого при зіткненні виділяє велику кількість тепла. Складна технологія, але через те, що вона широко поширилася і використовується багатьма сферами, варто розібратися.

Область застосування електронно-променевого зварювання поширюється від мікроелектроніки до оптики. Ця технологія просто мала з’явитися.

Була потреба поєднати тугоплавкі матеріали, а існуючі способи не дозволяли отримати шов необхідного рівня якості. Винахід електронно-променевого зварювання завдячує саме цьому.

Принцип дії пристрою полягає в концентрації теплової енергії в одній точці, не торкаючись іншої зони робіт.

технології

Опишемо безпосередньо ЕЛС. Основним блоком пристрою є електронна гармата, що генерує тепловий промінь. Він має хоч і високу, але недостатню для зварювання щільність енергії.

Для усунення цього недоліку використовується магнітна лінза, що концентрує електрони. Сфокусовані в пучок, рухливі електрони ударяються об деталь.

При зіткненні з деталлю відбувається різка зупинка електронів із виділенням величезної кількості тепла, що завдяки своїм високим показникам дозволяє швидко нагріти зону зварювання до високої температури.

Для здійснення руху електронного променя деталі в конструкції ЕЛС призначена магнітна система відхилення. Це дозволяє досягти точного позиціонування точки зварювання для формування з’єднання в необхідному місці.

Для компенсації втрат кінетичної енергії при зіткненні електронів з молекулами кисню та забезпечення додаткового теплового захисту катода в гарматі передбачено можливість створення вакууму.

Це дозволяє мінімізувати площу нагріву та сконцентрувати всю енергію променя чітко в одному місці. Також це дозволяє уникнути деформування деталі при зварюванні, що особливо критично під час роботи з тонким металом та деталями невеликого розміру.

Хоча технологія ЕЛС досить складна, але розуміти її принцип все ж таки необхідно для чіткого усвідомлення кінцевого результату. Особливо якщо доведеться проводити налаштування обладнання, фокусування та потужність променя.

Особливості

Оскільки технологія вважається однією з найскладніших, вона має деякі особливості, які необхідно брати до уваги, щоб мати уявлення про сам процес:

• Перша особливість полягає в тому, що весь процес протікає у вакуумі ідеально чистої поверхні.
• Друга – досить швидке нагрівання деталей до дуже високої температури дозволяє сформувати з’єднання мінімальної товщини. Що дуже зручно.

Ці особливості дають можливість застосовувати електронно-променеве зварювання у роботі з найрізноманітнішими матеріалами. Деталі можуть мати різні розміри та відрізнятися за параметрами. Температура плавлення використовуваних матеріалів може відрізнятися, але це ніяк не відбивається на якості.

Мінімальна товщина оброблюваних деталей 0,02 мм, максимальна – 100 мм. Область застосування досить широка і дозволяє працювати з багатьма матеріалами.

Гідності й недоліки

Електронно-променеве зварювання одержало кілька переваг, що дозволили їй завоювати досить велику аудиторію:

• Насамперед це відсутність деформації деталей через малу дію тепла поза робочою зоною. Воно виходить майже в 5 разів менше порівняно з використанням інших технологій.
• Наступна особливість полягає у високих можливостях, які виражаються у здатності з’єднувати будь-які метали з неметалами, наприклад вольфраму з керамікою.
• “Калібрування фокусування променя дозволяє зону нагрівання зробити менше 1 мм. Це дозволяє зварювати деталі практично будь-якого розміру.”
• Високоякісний шов. Без різниці, використовуєте ви звичайний метал або хімічно активний на зразок титану, ви отримаєте абсолютно ідеальне з’єднання.
• Іноді завдяки використанню ЕЛС виходить покращити характеристики металу. Майже безмежні можливості дозволяють з’єднувати будь-які сплави, включаючи корозійностійкі.
• Споживання малої кількості електроенергії відносить ЕЛС до розряду економічних, а універсальність технології дозволяє працювати з будь-якими матеріалами. Ви навіть можете не обробляти крайки, якщо не маєте такої можливості.

“Але при всіх її перевагах технологія все ж таки має і свої недоліки. Приміром, при використанні матеріалів, що мають високу теплопровідність є велика ймовірність появи порожнин у корені шва, що негативно відбивається на його якості.”

Устаткування

Виробництво сучасно-електронно-променевого обладнання налагоджене як у закордонного, так і вітчизняного виробника. При цьому вітчизняна продукція не сильно поступається закордонним аналогам, зате має меншу вартість.

“Менш футуристичний дизайн не заважає виконувати поставлені завдання. Варто відзначити, що пристрої оснащуються гарматами з прямим або непрямим каналом катодів.”

Установки з променевими гарматами, розташованими в камері, надають можливість зварювання з використанням складної траєкторії променя. Всі сучасні моделі ґрунтуються на використанні комп’ютерів, і виключають появу людського фактора.

Автоматизація більшості операцій позбавляє необхідної присутності людини. Незважаючи на високу технологічність, пристрої для електронно-променевого зварювання легкі в обслуговуванні та дозволяють швидко навчити оператора.

Пристрій програмується один раз, необхідно лише проконтролювати місце фокусування променя. Періодично здійснюється регулювання фокусування або коригування потужності променя, інші налаштування більше не виконуються.

Замість ув’язнення

Висока вартість ЕЛС нівелюється універсальністю пристрою, його технологічністю та сучасністю. З її допомогою можна поєднати не просто дві металеві деталі, а й метал із керамікою. Економічність робочого процесу потребує мінімальних витрат.

Вам доводилося працювати з електронно-променевим зварюванням? Чи ви належите до майстрів високого рівня і хочете поділитися своїм досвідом? Залишіть свої коментарі