чи повну механізацію зварювального процесу та підвищення продуктивності праці в 15-20 разів у порівнянні з ручними дуговими способами зварювання.
Висока якість зварних з'єднань з титанового сплаву ПТ-3В забезпечує тільки ЕЛС. Цей ефективний спосіб з'єднання металів заснований на використанні кінетичної енергії електронів, що рухаються з великою швидкістю у вакуумі. Будучи різновидом найбільш поширеного способу зварювання плавленням, електронно-променева зварювання разом з тим має якісні відмінності від усіх раніше відомих методів зварювання. Ці відмінності обумовлені двома головними факторами: застосуванням нового потужного концентрованого джерела тепла і практично повною відсутністю газів, що оточують зону зварювання. Велика концентрація енергії в малому плямі робить можливою зварювання з незвичайним для електронно-дугових методів співвідношенням глибини до ширини проплавлення (до 20:1 і більше), а також при малих значеннях погонной енергії (не більше 20% від дугового зварювання). ЕЛС виконується, як правило, у вакуумних камерах при тиску залишкових газів порядку 1.10 -3 Па. Таке середовище набагато чистіше, ніж в аргоні. При зварюванні у вакуумі виключається забруднення шва газами і забезпечується максимальна пластичність і в'язкість зварних з'єднань.
Технологічний діапазон для цілей нагріву, плавлення, випаровування становить 10 4 -5 В· 10 8 Вт/см 2 . Зварювання металів малої товщини (до 3-х мм) ведеться з питомою потужністю 10 4 Вт/см 2 , коли випаровування з поверхні зварювальної ванни незначно. Однопрохідне зварювання металів великої товщини (до 200-300 мм) вимагає питомої потужності 10 5 -10 6 Вт/см 2 . У цьому випадку проникнення електронного променя на велику глибину супроводжується випаровуванням металу і формуванням каналу проплавлення, на стінках якого розсіюється практично вся потужність електронного променя. Канал проплавлення, поверхня якого сильно перегріта, щодо температури плавлення металу і може досягати температури кипіння, рухається через товщу металу, утворюючи по всій глибині каналу область розплаву металу, яка переміщається в хвостову частину ванни і там кристалізується.
Висока концентрація енергії в промені дозволяє отримувати при великих швидкостях ЕЛС вузькі і глибокі зварні шви з мінімальною зоною термічного впливу і високими механічними властивостями металу шва і околошовной зони.
Ефективний ККД О· і змінюється в межах від 70 до 90% і практично не залежить від енергії первинних електронів; він залежить тільки від атомного номера оброблюваного матеріалу; для Ti, наприклад, він дорівнює 0,842.
Як правило, при еЛС не потрібні присадні матеріали, оброблення крайок, а отже зменшується переклад металу в стружку і витрати на механічну обробку. Підвищуються якість і механічні властивості металу шва за рахунок дегазації в вакуумі і дрібнозернистої структури в металі шва і зоні термічного впливу, яка приблизно в кілька разів вже, ніж при дугових способах зварювання.
Висока концентрація енергії в промені забезпечує отримання швів не тільки з мінімальною зоною розплавлення металу, але і з'єднань, метал яких у околошовной зоні не зазнавав значних змін внаслідок введення мінімальної кількості тепла і значних швидкостей охолодження. Відсутність значної протяжності зони термічного впливу виключає недоліки, що виникають при експлуатації конструкцій, викликані зміною фізико-механічних властивостей металу в околошовной зоні.
При зварюванні електронним променем проплавление має форму конуса (рис. 1.). Плавлення металу відбувається на передній стінці кратера, а розплавляється метал переміщається по бічних стінок до задньої стінки, де він і кристалізується.
В
Рис. 1. Схема переносу рідкого металу при електронно-променевої зварюванні: 1-електронний промінь; 2 - передня стінка кратера; 3 - зона кристалізації; 4 - шлях руху рідкого металу
Глибоке проплавление металу при малій погонной енергії, що має місце при зварюванні електронним променем, обумовлює значно більшу швидкість відводу тепла від зони зварювання, що забезпечує збільшення швидкості кристалізації малої по обсягом зварювальної ванни з отриманням дрібнозернистого будови металу шва, по своїми властивостями мало відрізняється від основного металу. Введення значно меншої кількості тепла, що має місце при еЛС, дає можливість у багато разів зменшити деформації виробів в порівнянні з дуговим способом зварювання.
Електронний промінь є легко керованим джерелом тепла при зварюванні, що дозволяє в широких межах і дуже точно регулювати температуру нагрівання вироби, легко переміщати зону нагріву по виробу і переносити енергію на значні відстані.
Встановлено, що при використанні вакууму в якості захисного середовища при зварюванні мається принципова можливість зменшити вміст газів в деяких...
