илення різних матеріалів. При "плавці і випаровуванні у вакуумі для нанесення плівок і покриттів використовують потужні (до декількох МВт) електронно-променеві печі при ускоряющем напрузі 20-30 кВ. Концентрація енергії тут невелика - не більше 10 5 Вт/см 2 . p> Для зварювання металів створено обладнання трьох класів: низько, середньо-і високовольтне, що охоплює діапазон прискорюючих напруг 20-150 кВ. Потужність установок складає 1-120 кВт і більше при максимальної концентрації енергії 10 5 -10 6 Вт/см 2 . Для прецизійної обробки деталей (свердління, фрезерування, різання) використовують в основному високовольтні установки (80-150 кВ) невеликої потужності (до 1 кВт), забезпечують концентрацію енергії В
1 2 3 4 травень
Рис. 1 . Схематичне зображення поперечних перерізів зон обробки при електронно-променевому впливі:
1 - при В«М'якомуВ» режимі нагріву;
2 - перехід до В«місцевимВ» режиму;
3 - В«КинджальнийВ» проплавление;
4 - перехід до отвору;
5 - отвір в матеріалі
(наприклад, плавка) супроводжується звичайної напівсферичної формою проплавлення металу (рис. 1).
Виявлення механізму глибокого проплавлення є центральною проблемою в процесі електронно-променевого впливу. Вирішення цієї 'проблеми дає можливість пояснити і інші типи реакції матеріалу на термічні дії. Природно, що загадка В«кинджальногоВ» феномена привернула увагу дослідників і породила велика кількість точок зору на це явище. На самій першій стадії досліджень (1959 - 1961 рр..) У основному констатували ефект глибокого проплавлення і виявляли зв'язок його геометричних характеристик з параметрами електронного променя.
На початку шістдесятих років було висловлено одне з перших пояснень цього ефекту, в якому вважали, що запроваджений і рухомий щодо деталі промінь утворює конус проплавлення. Зсув променя щодо деталі призводить до безперервного плавлению металу і переміщенню його в бік, протилежний напрямку руху променя. Відповідно до цієї гіпотези утворення глибокого проплавлення представляється як стаціонарний процес.
У 1965 р. експериментально встановлено, що процес впровадження електронного променя в метал відбувається за рахунок випаровування і є переривчастим. За допомогою кінозйомки було показано, що утворюється канал заповнюється парою, а зверху закривається плівкою рідкого металу, яка періодично, з частотою 13-14 Гц, проривається (мабуть, внаслідок підвищення тиску пари в каналі). Розподіл температур до 5-10 3 Вт/см 2 , вдосконалюється також електронно-променеве обладнання та розробляється апаратура для спостереження, контролю і регулювання процесу електронно-променевого впливу. Інтенсивний обмін інформацією в галузі досягнень електронно-променевої технології призвів до того, що електронний промінь став рядовим технологічним інструментом для нагріву, плавки, зонного очищення, зварювання металів великої товщини, мікрозварювання, макро-і мікрообробки, нанесення покриттів в різних галузях промисловості, починаючи від збірки і нанесення плівок в інтегральних схемах до зварювання великогабаритних і металомістких виробів у важкому машинобудуванні. Електронний промінь є найперспективнішим інструментів для роботи в космосі, де він звільняється від істотного недоліку в наземних умовах - вакуумної камери. Найбільш інтенсивно розвивається техніка електронно-променевого зварювання металів. Електронно-променеві установки потужністю до 30 кВт дозволяють вирішити більшість зварювальних проблем для деталей з алюмінію і титану товщиною від 0,5 до 40-50 мм, на які падає основний обсяг зварювальних робіт. Зварювання металів при товщині більше 100 мм вимагає використання обладнання потужністю більше 50 кВт. Інша причина інтенсивного розвитку техніки електронно-променевого зварювання металів пов'язана з тим, що основний обсяг теоретичних і експериментальних досліджень процесу електронно-променевого впливу виконаний для діапазону щільності енергії 10 5 - 10 6 Вт/см 2 (перехідні режими і режими глибокого проплавления), як найбільш цікавого з точки зору виявлення фізики процесу.
Електронно-променеве вплив в цьому діапазоні характеризується феноменом В«кинджальногоВ», або глибокого, проплавления з співвідношенням глибини шва до його ширини 10: 1 і більше. Збільшення концентрації енергії до ~ 10 7 Вт/см 2 призводить до переходу від В«КинджальногоВ» проплавлення до утворення отвору в матеріалі. Нагрівання при концентраціях менше 10 5 Вт/см 2 по висоті каналу нерівномірно: максимум (~ 5000 К) знаходиться у дна каналу, а мінімум (~ 2500-3000 К) у вихідний частини. p> У роботах на основі експериментальних і розрахункових даних показано, що процес впровадження електронного променя в матеріал з освітою в ньому каналу ві...
