ть даного процесу полягає в використанні кінетичної енергії електронів, що рухаються у високому вакуумі з великою швидкістю. При бомбардуванні електронами поверхні металу переважна частина кінетичної енергії електронів перетворюється в теплоту, яка використовується для розплавлення металу.
Для зварювання необхідно отримати вільні електрони, сконцентрувати їх і повідомити їм велику швидкість з метою збільшення їх енергії, яка повинна перетворитися на теплоту при гальмуванні в зварюваної металі. Отримання вільних електронів досягається застосуванням розпеченого металевого катода, емітує (випускає) електрони. Прискорення електронів забезпечується електричним полем з високою різницею потенціалів між катодом і анодом. Фокусування - концентрація електронів - досягається використанням кільцевих магнітних полів. Різке гальмування електронного потоку відбувається автоматично при впровадженні електронів в метал. Електронний промінь, який використовується для зварювання, створюється в спеціальному приладі - електронній гарматі.
Електронна гармата являє собою пристрій, за допомогою якого отримують вузькі електронні пучки з великою щільністю енергії (див. рис.2).
В
Рис. 2. Схема пристрою електронно-променевої гармати. p> (1), Гармата має катод (1), який розміщений всередині прикатодной електрода (2). На деякій відстані від катода знаходиться прискорює електрод - анод (3) з отвором.
прикатодной і прискорює електроди мають форму, що забезпечує таку будову електричного поля між ними, яке фокусує електрони в пучок з діаметром, рівним діаметру отвори в аноді. Позитивний потенціал прискорюючого електроду може досягати декількох десятків тисяч вольт, тому електроди, емітовані катодом, на шляху до анода набувають значну швидкість і, відповідно, кінетичну енергію. Після прискорюючого електроду електрони рухаються рівномірно. Харчування гармати електричною енергією здійснюється від високовольтного джерела постійного струму. Електрони мають однаковий заряд, тому вони відштовхуються один від одного, внаслідок чого діаметр пучка збільшується, а щільність енергії в пучку зменшується.
Для збільшення щільності енергії в промені після виходу електродів з анода електрони фокусуються магнітним полем в спеціальній магнітної лінзі (4). Сфокусовані в щільний пучок летять електрони вдаряються з великою швидкістю про поверхню виробу (6), при цьому кінетична енергія електронів, внаслідок гальмування в речовині, перетворюється в теплоту, нагріваючи метал до високих температур.
Для переміщення променя по зварювального виробу на шляху електронів поміщають магнітну відхиляючої систему (5), що дозволяє направляти електронний промінь точно по зварювальному стику.
Для забезпечення безперешкодного руху електронів від катода до анода і далі до виробу, для теплової та хімічної ізоляції катода, а також для запобігання можливості дугового розряду між електродами в установці створюється високий вакуум не нижче 1,3 . 10 ~ 2 Па (1 . 10 -4 мм рт. Ст.), Що забезпечується вакуумною системою установки.
Робота, витрачена електричним полем на переміщення заряду з однієї точки в іншу, дорівнює добутку величини заряду на різниця потенціалів між цими двома точками. Ця робота затрачається на повідомлення електрону кінетичної енергії.
Таким чином енергія електронів може досягати великих значень і залежить від різниці потенціалів разгоняющего поля; в даний час експлуатуються електронно-променеві установки з прискорюючою напругою в електронно-променевої гарматі до 200 кВ.
Фізична картина зовнішніх явищ, супроводжуючих дію електронів на метал, складається з рентгенівського випромінювання, теплоізлучеія, виникнення відбитих, вторинних електронів, випаровування металу у вигляді атомів і іонів металу. Схема даних явищ зображена на рис.3. p> Вторинні електрони діляться на три групи: пружно відбиті електрони, енергія яких приблизно дорівнює падаючим; електрони, відображені в результаті непружного зіткнення і мають більш- менш великі втрати; власне вторинні електрони, енергія яких не перевищує 50 еВ.
В
Рис.3 Фйзіческая картина явищ, супроводжуючих проникнення електронів в речовині:
1 - атоми металу,
2 - іони,
3 - пучок електронів,
4-рентгенівське випромінювання,
5 - відбиті і вторинні електрони,
6 - теплове і світлове випромінювання
Характерні значення параметрів зварювальних електронних променів:
- мінімальний радіус пучків 0,1 ... 1 мм;
В
Рис.4. Типова форма зварного шва при еЛС
- енергія 10 ... 200 кеВ;
- потужність - до 120 кВт.
Щільність енергії в джерелі нагріву є однією з основних характеристик джерела і визначає його ефективний коефіцієнт використання тепла, форму провару, розміри зони термічного впливу, зварювальні деформації і повідці. Електронний промінь - найбільш ефективний дж...
