плавку, зварювання, різання, термічну обробку.
Як енергоносій при реалізації електронно-променевих технологій виступає електронний промінь. Генератором електронного променя служить електронна гармата, що забезпечує емісію вільних електронів, їх прискорення в електростатичному полі, фокусування і відхилення пучка з допомогою електричного і магнітного полів [9]. Сформований гарматою електронний пучок виводиться в зображену малюнку 1 робочу камеру, з якої попередньо насосами відкачують повітря. При взаємодії електронного пучка з поверхнею оброблюваної деталі 1 кінетична енергія електронів перетворюється на інші форми енергії (головним чином в теплову). Частина електронів відбивається і розсіюється поверхнею об'єкта, з'являється рентгенівське випромінювання, крім того, виникають вторинні і теплові електрони [8, 9]. Оброблювана деталь 1 за допомогою механізму 3 переміщається із заданою швидкістю. Загартування проводиться електронним променем 4.
Комплекс пристроїв, що служать для формування та фокусування електронного променя, називають зварювальної електронною гарматою. Оператор, який здійснює загартування залежно від розмірів камери, знаходиться за її межами або в самій камері.
Характер впливу електронного пучка на металеві матеріали залежить від енергії електронів, щільності потоку, а також від властивостей опромінюваних об'єктів і умов, в яких вони знаходяться (температура, зовнішнє середовище). Проходячи через речовину, електрони взаємодіють як з кристалічною решіткою матеріалу в цілому, так і з окремими зустрічаються на його шляху мікрочастинками: атомами, молекулами, електронами, що призводить до ослаблення інтенсивності електронного пучка [12].
Малюнок 1 - Схема установки для електронно-променевого обробки
Розсіювання кінетичної енергії прискорених електронів відбувається у вигляді тепла, розігріваючого метал в області падіння електронного променя [13, 14]. Така особливість електронно-променевого впливу призводить до можливості реалізації в поверхневих шарах оброблюваних виробів таких процесів як нагрів, плавлення, випаровування, вибуховий скипання речовини тощо [9, 15, 16, 17].
Енергія, що передається електронами речовині, розподіляється нерівномірно. Інтенсивність проходять в ньому перетворень також неоднакова. Отже, одним з основних завдань при виборі технологічних параметрів електронно-променевої обробки є розрахунок допустимої нерівномірності поглиненої дози енергії. Це необхідно для того, щоб розкид придбаних речовиною властивостей не виходив за межі технічних умов [12].
Аналіз літературних даних дозволяє виділити наступними основні технологічні переваги методу електронно-променевої обробки в порівнянні іншими способами поверхневого зміцнення [2, 3, 18]:
висока продуктивність процесу;
мінімальне жолоблення виробу;
не залежний від виробу характер підведення енергії;
можливість управління процесом за допомогою ЕОМ і пристроїв з ЧПУ, вбудовування установок в автоматичні виробничі лінії;
незалежність ступеня поглинання енергії від оптичних властивостей і шорсткості поверхні, відсутність необхідності нанесення покриття на поверхню для підвищення поглинаючої здатності;
формування зони одночасного нагріву з площею до сотень см 2,
висока надійність електромагнітної системи сканування;
можливість використання одного обладнання для проведення різних технологічних процесів - зварювання, поверхневої гарту, плавлення;
можливість швидкої і надійної розгортки пучка в магнітному полі;
відсутність окислення поверхні;
відносна екологічність процесу за рахунок відсутності шкідливих викидів в атмосферу.
Незважаючи на ряд перерахованих переваг, великі капітальні витрати на придбання та монтаж обладнання, витрати, пов'язані з його експлуатацією та обслуговуванням, обмежують застосування електронно-променевої обробки деталей крупносерійним і масовим виробництвом в машинобудуванні та інструментальної промисловості [2 , 3].
1.2 Лазерна обробка
Можливість концентрації лазерного випромінювання в просторі і в часі дозволяє віднести сучасні лазери до висококонцентрованим джерелам енергії [8]. Лазерне випромінювання являє собою вид електромагнітного випромінювання з набором унікальних властивостей. Для нього характерні монохроматичность, когерентність, мала розбіжність у просторі, високі питомі енергетичні характеристики [8].
При лазерній обробці поверхні нагрівання металу здійснюється потужним світловим променем, одержуваних ві...
