элс

Некоторые особенности практической реализации технологического процесса электронно-лучевой сварки

В современном промышленном производстве из всех способов неразъемного соединения материалов преобладающее применение имеет сварка. Сварка широко используется в различных группах машиностроения: в судостроении, авиационной промышленности, ракетно-космической отрасли и др. Наиболее высокие требования к качеству сварных соединений предъявляются в ракетостроении.
Производство ракетной техники неразрывно связанно с созданием конструкций на основе тугоплавких и высокоактивных металлов (титана, вольфрама, молибдена, циркония и др.) Сварка тугоплавких металлов сопряжена с определенными трудностями, одною из которых является взаимодействие с газами воздуха (азотом и кислородом). Содержание газов в месте сварки, приводит к тому, что прочность сварного шва и околошовной зоны падает. Большинство известных источников нагрева обладают низкой концентрацией энергии, в связи с этим не представляется возможным получение сварного соединения с малой шириной зоны термического влияния. В данных условиях можно считать целесообразным применение электронно-лучевой технологии, которая обеспечивает высокую плотность энергии и вакуумную защиту металла шва.
Электронным лучом называют острофокусный поток ускоренных электронов. При электронно-лучевой сварке (ЭЛС) кинетическая энергия сфокусированного потока электронов расходуется на расплавление стыка прилегающих друг к другу деталей и создание сварного шва.
Электронно-лучевая аппартура представлена на рисунке 1



Рисунок 1 - Устройство электронно-лучевой аппаратуры

В состав аппаратуры, при помощи которой формируется пучок электронов с заданными параметрами входят:
1. Источник высоковольтный – обеспечивает высокое значение, как анодного напряжения, так и мощности. Типичные значения мощности 20 - 60 кВт.
2. Высоковольтный коммутатор - обеспечивает надежную и безопасную высоковольтную коммутацию.
3. Стойка управления конструктивно выполнена в виде металлического шкафа, внутри которого устанавливаются:
- Индустриальный компьютер с модулями ввода/вывода;
- Блок управления.
4. Пульт управления конструктивно выполнен в виде отдельного блока. На передней панели расположены органы управления аппаратурой.
5. Пушка электронно-лучевая сварочная состоит из:
- Источника электронов, предназначенного для получения и формирования потока электронов.
- Корпуса промежуточного, являющегося связующим звеном между источником электронов и фокусирующе-отклоняющей системой.
- Системы фокусирующе-отклоняющей, предназначенной для формирования и отклонения луча при сварке.
Пучок электронов, который образуется в результате термоэлектронной эмиссии катода, ускоряется разностью потенциалов между катодом и анодом.
Электроны, эмитированные нагревателем, ускоряются напряжением порядка 1кВ, бомбардируя катод, разогревают его. В качестве источника электронов используется таблетка из гексаборида лантана.
6. Монитор, имеющий экран с сенсорным управлением, подключен к системному блоку индустриального компьютера.
Основные параметры процесса электронно-лучевой сварки:
1) Ускоряющее напряжение 13 EMBED Equation.3 1415 кВ,
2) Ток луча 13 EMBED Equation.3 1415 mA,
3) Ток фокусировки 13 EMBED Equation.3 1415,
4) Скорость сварки 13 EMBED Equation.3 1415 м/ч,
5) Вакуум мм. рт. ст.
Технологический процесс электронно-лучевой сварки подразделяется на электромеханическую и энергетическую части.
Электромеханическая часть – это операции связанные с герметизацией и вакуумированием рабочего объема, установкой и транспортным перемещением свариваемого изделия и электронно-лучевой пушки. Энергетическая часть – это операции сопутствующие формированию пучка электронов с заданными параметрами.
Электромеханическая часть начинается с создания необходимого вакуума в рабочей камере. Электронно-лучевая сварка выполняется в высоком вакууме при давлении остаточных газов порядка, 13 EMBED Equation.3 1415 причем давление в электронно-лучевой пушке ниже, чем в вакуумной камере, где и находится электронно-лучевая установка. Откачку воздуха из камеры, где производится электронно-лучевая сварка, осуществляют вспомогательные вакуумные пароструйные насосы малой мощности, которые подключены к высоковакуумному паромасляному насосу. Пароструйные насосы работают транзитом через паромасляный насос, создавая в рабочей камере низкий вакуум (от 760 до 13 EMBED Equation.3 1415) Время работы пароструйных насосов используется для нагрева масляной ванны высоковакуумного диффузионного паромасляного насоса. После доведения камеры до уровня низкого вакуума включается основная мощность - высоковакуумный паромасляный насос, который и выводит камеру на высокий вакуум (13 EMBED Equation.3 1415).
Высоковакуумный паромасляный насос не перестает работать до тех пор, пока не завершится весь технологический процесс сварки. Вакуум в электронно-лучевой пушке выше, и он так же поддерживается на протяжении всего процесса отдельным турбомолекулярным насосом, который вмонтирован в пушку. Во избежание перегрева турбомолекулярный насос электронно-лучевой пушки охлаждается от общей системы водоснабжения.
Перемещение электронно-лучевой пушки, соответственно по осям X и Y, осуществляется, при помощи специальных механизмов. Свариваемое изделие устанавливается на оснастку, которая крепится на манипулятор. Согласно технологическому процессу скорость сварки 13 EMBED Equation.3 1415 м/ч заранее известна. Малая скорость перемещения свариваемого изделия грозит образованием сквозного проплавления, а слишком быстрое перемещение свариваемого изделия гарантирует непровар.
Энергетическая часть технологического процесса обуславливается подбором и управлением необходимой мощности электронно-лучевой пушки. Для того чтобы электронно-лучевая пушка начала выдавать силу тока, которая соответствует нормам технического паспорта необходимо произвести контроль расстояний показанный на рисунке 2



Рисунок 2 – контроль расстояний между венельтом и анодом в электронно-лучевой пушке

Для определения расстояния между венельтом и анодом необходимо взять две металлические пластины толщиной 1-1.5мм и диаметром 20-30мм, между ними положить шарик пластилина диаметром 10-15мм и всю эту «конструкцию» положить на анод, как показано на рисунке выше. Закрыть пушку так чтобы катодный узел своим основанием сел на промежуточный корпус пушки, затем открыть пушку, изъять пластины с пластилином и измерить толщину L. Общая толщина пластин и пластилина (L) и будет составлять расстояние между венельтом и анодом. Это расстояние должно составлять 5.5-9.0мм.
Для того чтобы вывести электронно-лучевую пушку на мощность которая задана в нормах технического паспорта установки, на венельт необходимо надеть столько медных колец, чтобы нижняя плоскость таблетки была вровень с краями отверстия или утоплена, как показано на рисунке, не более чем на 0.2мм. Данным расстояние пользуются, когда необходимо увеличить или наоборот ослабить значение тока луча 13 EMBED Equation.3 1415 mA. К примеру, для сварки титанового сплава толщиною 50 мм. необходима сила тока луча 13 EMBED Equation.3 1415 порядка 600 mA. А для сварки алюминия той же толщины требуется значительно меньшая сила тока луча 13 EMBED Equation.3 1415 не превышающая значение 400 mA. В таком случае электронно-лучевую пушку разбирают и изменяют расстояние между венельтом и таблеткой при помощи медных колец, которые дополнительно надевают или наоборот убирают с поверхности управляющего катода. Чем ближе расстояние к значению 0,2 мм. тем большее значение 13 EMBED Equation.3 1415 mA способна выдавать электронно-лучевая установка.
В последние десятилетия технология электронно-лучевой сварки достигла своих высот, но развитие продолжается. Электронно-лучевая сварка – это надежный процесс, без которого невозможно представить современное машиностроения. Для наиболее полного понимания такого сложного и объемного технологического процесса, как процесс электронно-лучевой сварки необходима постоянная практика. Детальное рассмотрение в отдельности каждой операции способствует закреплению знаний на долгое время, а без твердых и отчетливых познаний невозможно дальнейшее совершенствование.












Список использованных источников

1 Патон, Б. Е. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением, 1978 –758 с.
2. Чвертко А. И. – Оборудование для электронно-лучевой сварки, 1973 –350 с.
3. Закиров Ф.Г. –Откачник вакуумщик, 1974 –150 с.
4. Электронно-лучевая сварка сущность, типы, преимущества [Электронный ресурс] – Режим доступа: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
5. Принцип действия электронно-лучевой сварки [Электронный ресурс] – Режим доступа: http:// mastery-of-building.org/princip-dejstviya-elektronno-luchevoj-svarki/– 21.09.2011.

Root Entry

Приложенные файлы

  • doc 15822144
    Размер файла: 190 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий