ий, оскільки від процесів переносу рідкого металу в зоні обробки залежить більшість дефектів при формуванні зварних швів, а в ряді випадків гідродинаміка визначає продуктивність обробки. Глибоке проплавление металів, при зварювання електронним променем, характеризується появою специфічних дефектів (порожнин в обсязі шва, коливань глибини проплавлення по довжині шва), тому гідродинаміка є предметом ретельного вивчення та при інших концентрованих джерелах: стислій дузі в середовищі вуглекислого газу, аргонодугового зварюванні, промені лазера, струмені плазми та ін Значного поширення набуло моделювання гідродинамічних процесів в умовах впливу концентрованого потоку енергії. p> Сутність концепції полягає в наступному. Концентрований (сфокусований) потік електронів, падаючи на поверхню матеріалу, здійснює розігрів речовини в зоні, обмеженій шириною променя і глибиною пробігу електронів. Якщо швидкість тепловиділення менше швидкості відводу енергії внаслідок теплопровідності, то відбувається нагрів з утворенням напівсферичної (або близькою до неї) форми проплавления (м'який режим нагріву, процес випаровування практично відсутня). Підвищення концентрації енергії в зоні впливу до 10 5 -10 6 , : Вт/см 2 призводить до того, що швидкість тепловиділення стає сумірною зі швидкістю відводу енергії внаслідок теплопровідності (Критичний режим нагріву, починається істотне пароутворення). Якщо при малих концентраціях енергії статті енергетичного балансу процесу складалися (наближено) з витрат на відведення тепла оброблюваним виробом (до 60%), його плавлення (до 35%) та випаровування (до 5%), то при концентраціях вище критичних, коли швидкість тепловиділення набагато більше швидкості відводу тепла, більша частина введеної енергії витрачається на плавлення і викид розплаву за рахунок об'ємного скипання або інших еф-тів.
Ефективність процесу впливу променя істотно підвищується при поглибленні зони обробки в матеріал з утворенням каналу. Час нагріву і викиду порції речовини мало (~ 10 -6 -10 -5 с), тому процес свердління каналу носить періодичний (квазістаціонарний) характер з частотами ~ 10 5 -10 6 Гц. p> Так як викид речовини йде з дна каналу, опускається в матеріал з деякою швидкістю, максимальні температура і тиск пари знаходяться у дна каналу і падають по його висоті. Біля виходу з каналу температура і тиск мінімальні.
Взаємодія електронного пучка з продуктами викиду (сумішшю пари і конденсату) в обсязі каналу призводить до того, що безперервно діючий пучок електронів періодично розсіюється на стінках каналу. Концентрація потужності променя в момент його розсіювання на стінки падає на 1-2 порядку (пропорційно площі внутрішньої поверхні каналу), тому такий В«розмазанийВ» по стінках джерело забезпечує практично тільки плавлення стінок. Таким чином, коли канал вільний від парів оброблюваного матеріалу, електронний промінь без втрат досягає його дна, відбувається випаровування речовини з дна каналу. Коли канал заповнений парою, електронний промінь розсіюється і передає енергію стінок, утворюючи рідку фазу.
З урахуванням часу періодичної екранировки частота викиду речовини дещо зменшується, але як і раніше залишається високою (-10 1 -10 5 Гц). Поглиблення каналу відбувається до тих пір, поки тиск пари в ньому більше сумарного тиску поверхневого натягу і тиску, обумовленого стовпом рідкої фази стінок каналу. Найменший тиск пари в усіх випадках має місце біля виходу з каналу. Тому, як тільки тиск пари стає менше тиску поверхневого натягу і ваги рідкої фази, канал у верхній частині може змикатися. Якщо не переривати дію променя, то змикання буде мати періодичний характер з частотами порядку 10-100 Гц. Змикання каналу зверху є причиною специфічного дефекту - наявності порожнин в обсязі проплавлення. Таким чином, безперервний процес електронно-променевого впливу переходить в зоні обробки в коливальний процес з високими частотами, зумовленими газодинамічними процесами, і низькими частотами, які є наслідком гідродинамічних явищ.
Пряме підтвердження розглянутої картини процесу отримано експериментально при впливі електронного променя в імпульсному режимі при тривалості імпульсу, достатньої для здійснення мікровибуху. Час паузи було вибрано таким, щоб продукти викиду встигли евакуюватися з каналу і промінь не розсіюється на стінки каналу з утворенням рідкої фази. У результаті замість проплавления були отримані отвори завглибшки до 60 мм і діаметром до 2 мм (в нержавіючої сталі і алюмінії).
Отже, реалізація різноманіття термічних впливів електронного променя (від плавки до свердління) залежить від швидкості введення енергії. Аналогічна картина бистропротекающмх явищ, пов'язаних з високими швидкостями введення енергії в матеріал, в деякій мірі має місце в багатьох процесах, вже добре вивчених або вивчених в достатній ступеня, наприклад, при...
