ерело нагріву металу при зварюванні, оскільки щільність енергії в промені перевищує щільність енергії електричної зварювальної дуги більш ніж на три порядку.
Нижче наведені порівняльні дані по максимальної щільності енергії (Рmах) і мінімальної площі плями нагріву (Smіn) для різних видів зварювання:
Вид зварювання Smіn, ММ 2 Рmах, кВт/ММ 2
Газова 1 0,5
Електродугова 0,1 1,0
ЕЛС і лазерна 10 ' 5 5-10 3
При зварюванні електронним пучком формується вузький і глибокий шов. Глибина проплавлення досягає 200 ... 400 мм, а відношення глибини проплавлення до середньої ширині шва становить 20 .. 30 (див. рис. 4).
Настільки глибоке проникнення електронів в метал пояснюється утворенням каналу в зварювальної ванні практично на всю її глибину. Основним чинником, що викликає освіта каналу в рідкому металі, є тиск віддачі пари при випаровуванні. У зв'язку з цим канал в зварювальної ванні часто називають пародінаміческім.
Технологічні можливості і переваги електронно-променевої зварювання полягають у наступному:
• При ЕЛС можливе з'єднання за один прохід металів і сплавів товщиною в найбільш широкому серед інших методів зварювання діапазоні - від 0,1 до 400 мм.
• Завдяки високій концентрації енергії в промені, мінімального введенню тепла і високої швидкості охолодження, зона термічного впливу при еЛС має істотно меншу протяжність, а зниження властивостей в ній відносно невелика. Особливе значення це має для аустенітної сталі, сплавів цирконію, молібдену та інших металів, схильних при нагріванні до значного зростання зерна та зниження корозійної стійкості.
• Глибоке проплавление металу при малій погонной енергії, що має місце при еЛС, обумовлює значно більшу швидкість відводу тепла від зони зварювання, що забезпечує збільшення швидкості кристалізації малої за обсягом зварювальної ванни з отриманням дрібнокристалічного будови металу шва, за своїми властивостями мало що відрізняється від основного металу.
• Введення значно меншої кількості тепла при ЕЛС, особливо на імпульсному режимі, у порівнянні з дугового зварюванням дає можливість в багато разів зменшити деформації виробів.
• Велика концентрація енергії в малому поперечному перерізі променя і можливість перенесення енергії променем на значне відстань від катода дають можливість використовувати електронний промінь при зварюванні у вузьку щілину, коли методи дугового зварювання не можуть бути використані.
• При ЕЛС робоча відстань "електронна гармата-виріб "можна змінювати в значних межах без істотного зміни параметрів шва. Робоча відстань вибирається в межах 50-120 мм для низьковольтні-них гармат і 50-500 мм - для високовольтних. При цьому зміна робочого відстані в процесі зварювання на 1 ... 5 мм не робить істотного впливу на якість з'єднання.
• Ефективний захист металу від взаємодії з газами в процесі зварювання, здійснюваної у високому вакуумі.
• Відхилення потоку електронів в магнітному полі здійснюється практично безінерційний, що дає можливість переміщати електронний промінь по складних контурах за програмою з використанням електронно-обчислювальної техніки.
• Істотне в 8 ... 10 разів - зниження енергетичних витрат у порівнянні з іншими дуговими методами.
• ЕЛС є найбільш раціонал'ним методом з'єднання:
- Ідель з тугоплавких металів;
- виробів з термічно зміцнених металів, коли небажана, утруднена або неможлива подальша термообробка;
- виробів після остаточної механічної обробки при необхідності забезпечення мінімальних зварювальних деформацій;
- конструкцій великих товщин відповідального призначення.
Недоліки методу ЕЛС:
• Складність і висока вартість обладнання.
• Необхідність наявності вакуумних камер, що обмежує розміри зварюваних виробів.
• Шкідлива рентгенівське випромінювання в процесі ЕЛС. p> • Необхідність висококваліфікованого персоналу.
Параметрами режиму ЕЛС є сила струму, прискорює напруга, швидкість зварювання, струм фокусування. Проплавлять здатність електронного променя визначається, в основному, величиною прискорюючого напруги і, меншою мірою, величиною струму електронного променя. Струм в фокусує магнітної ліз впливає на розміри плями нагріву і, отже, на величину питомої теплової енергій. Змінюючи струм фокусування, можна змінити ширину ванни і глибину проплавлення.
До числа найбільш важливих технологічних параметрів відносяться також тип і геометрія стикового з'єднання і просторове положення зварного шва і електронного пучка. Для однопрохідної ЕЛС застосовуються типи з'єднань, в основному, характерні для зварювання плавленням. Відмінними типами з'єднань є Сполучені:
- під зварювання проникаючим електронним пучком (див. рис.5.1),
- під зварюван...
