Page 40 - TEHSOVET premium #4_5-2020

2020 апрель-май
ТЕХСОВЕТ премиум

Промзона

Сварка и родственные технологии

Электронно-лучевая сварка – сварка источником энергии, при которой
является кинетическая энергия электронов в электронном пучке, сфор-
мированном электронной пушкой. Используется для сварки тугоплав-
ких, высокоактивных металлов в космической, авиационной промыш-
ленности, приборостроении и др. Используется и при необходимости
получения высококачественных швов с глубоким проплавлением метал-
ла, для крупных металлоконструкций.

Электронно-лучевая сварка проводится Электронно-лучевые установки подраз-
электронным лучом в вакуумных камерах. деляются на универсальные и специализиро-
Размеры камер зависят от размеров свари- ванные, высоковакуумные (давление менее
ваемых деталей и составляют от 0.1 до не- <10 Па), промежуточного вакуума (давле- Технология сварочного процесса
-1
скольких сотен м3. Плавление металла при ние 10–10 Па), сварка в защитном газе (10 –
3
-1
электронно-лучевой сварке и образование 10 Па), камерные (изделие внутри рабочей Аноды
5
зоны проплавления обусловлено давлением камеры) и с локальным вакуумированием Конструкция анодов аналогична кон-
потока электронов в электронно-лучевой (герметизация изделия в зоне сварки). струкции ускоряющего электрода. Цилиндр
пушке, выделением теплоты в объеме твер- В состав установок для электронно-луче- второго анода имеет выходную диафрагму.
дого металла, реактивным давлением испа- вой сварки входит электронная пушка, блоки Она пропускает электроны, траектория ко-
ряющегося металла, вторичных и тепловых питания. Электронно-лучевая пушка фор- торых имеет малое отклонение от оси элек-
электронов и излучением. мирует пучок электронов с высокой плотно- тронной пушки. Высокие положительные
Сварка производится непрерывным или стью энергии. потенциалы, приложенные к анодам, при-
импульсным электронным лучом. Импуль- Электронно-лучевая плавка применяется дают пролетающим сквозь них электронам
сные лучи с большой плотностью энергии и при плавке особо чистых материалов, напри- необходимую скорость. В ЭЛТ с электроста-
частотой импульсов 100–500 Гц использу- мер, сталей и титана, и материалов, стойких тической фокусировкой луча фокусирую-
ются при сварке легкоиспаряющихся метал- к высокой температуре и химическим воз- щий электрод и анод образуют главную элек-
лов, таких как алюминий, магний. При этом действиям. При электронно-лучевой плавке тростатическую линзу, которая фокусирует
38 повышается глубина проплавления металла. загрязнение материала посторонними при- электронный пучок на экран.
Использование импульсных лучей позволя- месями почти отсутствует. Благодаря нали- Фокусное расстояние этой линзы зависит
ет сваривать тонкие металлические листы. чию высокого вакуума имеется возможность от их геометрии, расстояния между ними и со-
В камере, формирующей электронный удаления примесей из материала. Легкость отношения их потенциалов. Оно регулируется
луч, откачивается воздух вплоть до давлений управления мощностью электронного пучка путем изменения потенциала на фокусирую-
1–10 Па. Это приводит к высокой защите рас- позволяет использовать разнообразные ре- щем электроде для достижения максимально
плавленного металла от газов воздуха. жимы плавки. Возможна температура распла- резкого изображения. Потенциал фокусирую-
Преимущества ва, превышающая температуру плавления. щего электрода цветных кинескопов составля-
• высокая концентрация теплоты позво- Промышленные электронные плавильные ет примерно 6–8 кВ, черно-белых кинескопов
ляет за один проход сваривать металлы тол- печи имеют мощность свыше 200 кВт и вы- и осциллографических трубок – около 1 кВ.
щиной от 0,1 до 200 мм; дают слитки длиной до нескольких метров и Потенциал второго анода цветных кинескопов
• для сварки требуется в 10-15 раз меньше весом до нескольких тонн. составляет 25–30 кВ, черно-белых – 8–16 кВ, ос-
энергии чем для дуговой сварки; По сравнению с плавкой в дуговых или циллографических трубок – 1–2 кВ.
• отсутствует насыщение расплавленно- мартеновских печах электронно-лучевые
го металла газами. технологии обладают меньшим количеством Электронные пушки
Недоcтатки выбросов в атмосферу вредных веществ и
• образование непроваров и полостей в меньшим потреблением электроэнергии. с большим током луча
корне шва; Электронная пушка, электронный про- В некоторых случаях, когда требуется сни-
• необходимость создания вакуума в ра- жектор – устройство, с помощью которого мать с катода большие токи, применяется дру-
бочей камере. получают пучок электронов с заданной ки- гой принцип построения прикатодной части
нетической энергией и заданной конфигура- пушки. Перед катодом располагается ускоря-
ции. Чаще всего используется в кинескопах ющий электрод, имеющий положительный
и др. электронно-лучевых трубках, СВЧ-при- потенциал в несколько вольт, далее – управля-
борах (например, в лампах бегущей волны), а ющий электрод, имеющий более высокий по-
также в различных приборах таких как элек- тенциал. В результате для формирования пуч-
тронные микроскопы и ускорители заряжен- ка используются электроны, испущенные со
ных частиц. всей активной поверхности катода, а не только
Работа электронной пушки возможна с центральной области напротив диафрагмы
только в условиях глубокого вакуума, чтобы модулятора, как в обычной пушке. Управление
пучок электронов не рассеивался при стол- током луча осуществляется изменением поло-
кновении с молекулами атмосферных газов. жительного потенциала на управляющем элек-
В цветных кинескопах регулировкой ускоря- троде, играющем роль модулятора. При этом в
ющего напряжения добиваются максимально цепи управляющего электрода протекает ток,
возможной идентичности модуляционных не превышающий 100 мкА.
характеристик трех электронных пушек, что
Виктор Арапочкин
Сварка металла необходимо для обеспечения баланса белого. Источник: studmed.ru