Электронно-лучевая сварка: дружба электронов и атомов
Электронно-лучевая сварка:
дружба электронов и атомов
Электронно-лучевая сварка (сокращенно ЭЛС) отличается от многих других методик тем, что у нее есть “отец”, то есть изобретатель. Этот способ соединения металлов разработал и впервые представил в 1958 году немецкий физик Карл-Хайнц Штайгервальд. За несколько десятилетий технология постоянно совершенствовалась и сегодня считается одним из самых точных и чистых вариантов сварки. Она подходит для использования в наиболее ответственных отраслях промышленности.Уникальность электронно-лучевой сварки
Особенность процесса в том, что “инструментом” для соединения материалов становится сфокусированный пучок электронов высокой скорости. В ходе сварки ЭЛС эти частицы, ускоренные напряжением в несколько десятков тысяч вольт, направляются на участок металла, сталкиваются с его атомами и передают им кинетическую энергию. Она преобразуется в тепло и приводит к плавлению металла и образованию сварного шва.Одно из важнейших условий работы - абсолютный вакуум, который предотвращает рассеивание электронного луча и повышает его эффективность. Он также защищает зону сварки от окружающей среды.
Благодаря высокой концентрации энергии на малом участке металла плавление материала получается местным и очень точным, а температура в окружающих зонах повышается лишь незначительно. Это практически сводит на нет деформацию и напряжение в материале.
Сварка электронно-лучевым способом позволяет соединять как однородные, так и разнородные металлы и сплавы, в том числе материалы с высоким уровнем отражения (серебро, медь) и высоким температурным промежутком плавления.
Оборудование для сварки ЭЛС
Система ЭЛС включает несколько основных компонентов. К ним относятся:- электронная пушка. Основное устройство, генерирующее пучок электронов. Состоит из катода, который эмитирует электроны, анода, ускоряющего их, и системы фокусировки, направляющей пучок на свариваемую поверхность;
- ускоряющая система. Определяет энергию электронного пучка. Величина ускоряющего напряжения может варьироваться от нескольких десятков киловольт до нескольких мегавольт. Это позволяет регулировать глубину проникновения пучка в материал;
- вакуумная камера. Создает необходимую для эффективной работы системы вакуумную среду. Вакуум предотвращает рассеивание и поглощение электронов атмосферными газами, способствуя более точной и чистой электронно-лучевой сварке ГОСТ;
- система управления пучком. Включает магнитные и электронные устройства для контроля и настройки параметров пучка (фокусировки, интенсивности, точности направления);.
- система подачи и закрепления деталей. Обеспечивает точное позиционирование и удержание свариваемых деталей в нужном положении. Состоит из манипуляторов, поворотных и подвижных столов;
- системы контроля и регистрации процесса. Сложные электронные устройства отслеживания и регистрации параметров сварки в реальном времени;
- система охлаждения. Необходима для поддержания оптимальной рабочей температуры компонентов, в особенности электронной пушки.
Плюсы сварки ЭЛС
Предприятия, специализирующиеся на электронно-лучевой сварке, и их заказчики давно оценили преимущества технологии. Прежде всего высокую концентрацию энергии и значительное проникновение луча. Они позволяют создавать глубокие и узкие швы, что идеально подходит для сварки толстых секций при минимальном наплыве.Методика рассчитана на соединение не только однородных материалов, но и комбинаций разнородных. Шов получается практически безупречным и формируется на высокой скорости, а это увеличивает эффективность и производительность процесса. Кроме того, современные ЭЛС-системы отличаются высокой степенью автоматизации и мониторинга. А благодаря точности направления электронного луча им можно сваривать детали даже в ограниченных и труднодоступных местах.
Виды электронно-лучевой сварки
Сварка электронно-лучевым способом представлена в нескольких вариантах. Наиболее часто используют ЭЛС в глубоком вакууме, полностью исключающем окисление металла и другие негативные последствия. Процесс с низким вакуумом (средним давлением) подходит для крупногабаритных изделий, когда создание полностью безвоздушного пространства невозможно или экономически невыгодно. Такой подход позволяет снижать затраты и время подготовки без ухудшения качества работы.ЭЛС в условиях низкого вакуума (например, локального) - специализированный метод, когда безвоздушная область создается только вокруг зоны сварки. Подходит для больших конструкций, которые нельзя поместить в вакуумную камеру.
Операция может проводиться и без вакуума, в среде защитных газов. Этот метод применим для некоторых типов работ, где требования к чистоте шва не настолько критичны. А при сварке ЭЛС с использованием сканирования пучка электронов их поток быстро перемещается по поверхности, создавая широкие швы или одновременно образуя сразу несколько. Сканирование увеличивает гибкость процесса и эффективность применения технологии для разных задач.
Сферы применения ЭЛС сварки
Электронно-лучевая сварка ГОСТ - многофункциональный инструмент для многих отраслей промышленности. В самолетостроении и сборке космических кораблей ценится способность изделий выдерживать экстремальные нагрузки. Этой методике доверяют соединение комплектующих в двигателях, корпусных элементов спутников и других важных компонентов. В автомобилестроении технология помогает соединять компоненты трансмиссии, шасси и прочие детали.В электронике и микроэлектронике процесс применяют для сваривания мельчайших устройств. Для медицины такая сварка поставляет широкую линейку имплантатов и хирургических инструментов, соблюдая требования к высокой стерильности и биосовместимости швов. В энергетике она играет важную роль в производстве турбин и другого оборудования. В монтаже трубопроводов ее используют для сваривания бесшовных труб.
Кроме того, сварка электронно-лучевым способом нередко становится участником научных исследований, помогая создавать образцы новых материалов и тестировать их свойства.
Хотите попробовать ЭЛС для решения чисто технических задач? А может, разработать при ее содействии новый уникальный продукт? Наши предприятия готовы решить самую сложную задачу, которую вы перед ними поставите. Обращайтесь!
Материал | Стоимость, руб./см | |||
---|---|---|---|---|
Сталь | от 50 | |||
Алюминий | от 60 | |||
Медь | от 60 | |||
Титан | от 70 | |||
Никелевые сплавы | от 80 |