Вакуумная установка для сварки

Обновлено: 20.09.2024

Сварка в камере с контролируемой атмосферой. Простейший способ применения вакуума состоит в том, что полость сварочной камеры скачивается до давления ~ 5. 10 -3 мм рт. ст., после чего камера заполняется аргоном под давлением 1 атм.

В атмосфере аргона производится ручная дуговая сварка узлов из титана, его сплавов и других активных металлов и сплавов. Геометрия швов при сварке изделий из титана в камере несколько отлична от геометрии швов, полученных обычной аргоно-дуговой сваркой: ширина шва увеличена, глубина проплавления на 10—15% меньше. Недостатки такого метода — большой расход аргона, а также значительные затраты времени на откачку воздуха из камеры.

Диффузионная сварка.Этим способом можно сваривать как однородные, так и разнородные металлы, сплавы и неметаллические материалы, которые трудно или невозможно сваривать другими способами. Большой экономический эффект получают при сварке стали и алюминия, титана и стали, чугуна и стали, металлокерамики и стали.

Этот способ соединения основан на использовании взаимной диффузии атомов или молекул в поверхностных слоях соединяемых веществ в условиях вакуума при нагреве их выше температуры рекристаллизации одного или нескольких компонентов свариваемых тел без расплавления поверхностей металла. При достижении заданной температуры соединяемые элементы по поверхности их соприкосновения подвергаются сжатию без пластической деформации.

Соединение в результате диффузии происходит при максимальном сближении чистых поверхностей деталей без применения припоев, флюсов и электродов. Диффузионную сварку в вакууме можно производить либо непосредственным соединением металла с металлом, либо соединением металла с металлом через промежуточную прокладку из другого материала — так называемый подслой.

Металлы можно соединять с керамическими материалами также с применением промежуточной прокладки. Диффузионная сварка — один из наиболее перспективных методов для получения соединений титана и его сплавов, равнопрочных основному материалу. Преимущества метода: вакуум, создаваемый в камере сварки, не дает возможности титану) активно реагировать с элементами, увеличивающими хрупкость шва; отпадает необходимость защиты аргоном, которая удорожает процесс! сварки; температура сварки 0,7—0,8 от температуры плавления свариваемых металлов, т. е. материалы не доводятся до расплавления при сварке, что; уменьшает возможность растворения кислорода и водорода в титане.

Сравнительно невысокая температура сварки и небольшие удельный давления в значительной степени снижают внутренние остаточные напряжения, что предотвращает образование трещин. Для сварки детали помещают в камеру, в которой создается давление — 5•1O -4 мм. рт. ст., нагревают до определенной температуры и сдавливают. При этом не возникает дополнительных источников газоотделения и испарения металла.

Диффузионное соединение можно успешно применять для герметизации металлокерамических электровакуумных приборов при бесштенгельной откачке до давлений порядка 10 -9 —10~10 мм рт. ст. Применение диффузионного соединения позволяет отпаивать приборы в горячем состоянии при 600—700° С. Это весьма важно, так как в момент отпаивания вакуум не ухудшается, а после охлаждения становится лучше на 1,5—2 порядка.

Электроннолучевая сварка. Электроннолучевая сварка при большой концентрации энергии дает возможность сваривать стали и сплавы толщиной 40—50 мм без разделки кромок и подачи дополнительного металла. При этом расход энергии снижается в 5—10 раз по сравнению с другими методами сварки. При проведении электроннолучевой сварки место сварки подвергают интенсивной бомбардировке быстролетящими электронами в высоком вакууме. Во время электронной бомбардировки большая часть энергии выделяется в виде

тепла, используемого для расплавления металла при сварке. Электронный луч образуется в вакуумной камере с помощью электронной пушки. Сварочная установка (рис. 187) включает электронную пушку с катодом и анодом; вторым анодом служит свариваемое изделие 7, к которому подводится постоянный ток. Катод нагревается с помощью трансформатора 2 до 2500° С. Фокусировка луча производится магнитным полем, создаваемым линзой 8. Линза представляет собой катушку, помещенную в массивный железный каркас. Для перемещения луча по изделию на пути луча установлена отклоняющая магнитная система. На рис. 188 показана электронная пушка. Сварочная установка фирмы Ульвак (Япония) показана на рис. 189.

Установки диффузионной сварки

Одним из передовых и высокотехнологичных видов сварки является диффузионная сварка - сварка за счёт взаимной диффузии на атомарном уровне свариваемых поверхностей металлических деталей. ДС производится под воздействием давления и нагревом свариваемых поверхностей изделия в защитной среде.

В качестве источников нагрева применяют индукционный, радиационный, электронно-лучевой нагрев, нагрев проходящим током, тлеющим разрядом или в расплаве солей. Весь процесс может протекать при давлении в камере – 10−2 мм. рт. ст. или в среде инертного газа (иногда водорода). Вакуум или защитная атмосфера предохраняет свариваемые поверхности от загрязнения. Для диффундирования металлов необходимо сдавливать свариваемые поверхности до 1 – 4 кгс/мм2. Данное давление способствует разрушению и удалению окисных пленок и загрязнений на поверхности металла, сближению свариваемых поверхностей до физического контакта и эффективного атомного взаимодействия, что обеспечивает активацию поверхности для лучшего протекания диффузии и рекристаллизации. Существует высокоинтенсивная сварка с силовым воздействием (свыше 20 МПа) и низкоинтенсивная сварка с силовым воздействием (до 2 МПа).

Преимущества технологии диффузионной сварки

диффузионная сварка не требует сварочных припоев, электродов;
не нужна дополнительная механическая обработка свариваемых поверхностей;
высокое качество сварного соединения; малый расход затрачиваемой энергии;
широкий диапазон толщин свариваемых деталей – от долей мкм, до нескольких метров.

Недостаток заключается в стоимости установок, так как для качественного шва необходима дорогостоящая вакуумная система и тщательная предобработка поверхностей.

Применение диффузионной сварки

К преимуществам данной технологии относят возможность диффузионной сварки разнородных материалов с получением равнопрочного шва без существенных изменений в физико-химических характеристиках, высокий уровень защиты и отсутствие необходимости в присадочном металле. Такая сварка позволяет создание прочных конструкций как из однородных металлов со сплавами, так материалов разного рода, в том числе резко отличающихся своими характеристиками, например пористых составов со слоистыми. Это не растворимые друг в друге, тугоплавкие или малопластичные металлы и сплавы, соединение которых довольно затруднительно. А применение диффузионного способа позволяет получать сварные конструкции даже из таких пар металлов и сплавов, которые практически невозможно соединить с помощью других видов сварки. Примером этого может служить диффузионная сварка титана со сталью, стойкой к коррозии, молибдена с медью или ниобия с вольфрамом, силикатов (кварц, стекло) с металлами, жестких углеводородов (графит и сапфир) со сплавами, стекла с ферритами и металлами.

Диффузионная сварка в вакууме нашла свое широкое применение в различных областях науки и техники.

Тяжелое, среднее и лёгкое машиностроение, где к разрабатываемым продукциям предъявляются требования особого качества и прочности шва. Соединение цветных металлов, при сварке которых необходимы были припои и флюсы. Получение композитов с разными слоями материалов также заслуга диффузионной сварки. Применение таких композитов довольно широко, как а производственных цехах, так и на строительных площадках. Это и электроника, так как при данном процессе можно сваривать едва видные детали и микросхемы.

Компания ООО «ЭРСТВАК» готова для Вас разработать установку диффузионной сварки любой сложности в самые краткие сроки с учетом всех Ваших желаний и требований.

Диффузионная сварка: что невозможно в обычных условиях, достигается в вакуумном пространстве

Диффузия — процесс взаимного проникновения двух разных веществ при их соприкосновении. Процесс диффузии одинаков при взаимодействии любых веществ: будь то газо-, жидко- или твердообразных. Но диффузия в своем привычном виде практически неприменима, поскольку это долгий и малоэффективный процесс. Так каким же образом диффузия получила свое применение в сварке?

Все просто. В середине 20-го века советский ученый Н.Ф. Казаков воспользовался диффузией при сварке металлов, добавив при этом давление, нагрев и вакуум. Так появилась диффузионная сварка металлов. Ниже схема диффузионной сварки с кратким описанием.

ГОСТ, определяющий техпроцесс и требования к нему

Технологию и процессы регламентирует разработанный в 1975 году ГОСТ 20549-75. Полное название: «Диффузионная сварка рабочих элементов разделительных и формообразующих штампов. Типовой технологический процесс». Позже срок действия ГОСТ продлевали в 1980, 1990 годах, действителен и сегодня. Там описаны:

Области применения

Этот вид сварки применяется там, где другие неэффективны, дороги и нет нужного качества соединения:

Приборостроительная и электронная промышленность. В высокоточном оборудовании и приборах необходимы сочетания разнородных материалов, в том числе неметаллических – стекла, керамики, графита с металлами и сплавами.
Крупногабаритные заготовки. Этим методом соединяют крупногабаритные заготовки сложной конфигурации, которые невозможно получить литьём или штамповкой, таких, например, как трубы. В самолётостроении применяют при изготовлении малоразмерных роторов турбоагрегатов, рабочих лопаток газотурбинных двигателей.

Преимущества и недостатки технологии

К преимуществам рассматриваемого метода относят:

качественное соединение разнородных материалов;
минимальная деформация свариваемых плоскостей, что освобождает от необходимости механической обработки шва;
многослойная сварка и автоматизация работ при организации крупносерийного производства;
возможность совмещения диффузионной сварки и формообразования при изготовлении многослойных тонкостенных конструкций сложной формы;
при соединении однородных материалов атомная структура шва идентична структуре детали;
отсутствие вредных паров, что исключает потребность в сложной системе вентиляции;
минимум вредных для человека выделений и излучений.

К недостаткам относят:

сложность оборудования и особенные требования к технологическому уровню производства;
высокая себестоимость работ;
невозможность применения для проверки качества шва методов неразрушающего контроля.

Достоинства

Высокотехнологичный метод соединения разнородных материалов обладает рядом преимуществ перед традиционными видами сварки:

нет видимого шва, соединение получается однородным, с неразличимо границей разнородных сред;
высокая точность стыка элементов (до микрон);
возможность получения разнородных деталей любой геометрии с заданными свойствами;
соединение элементов, не поддающихся традиционному скреплению;
низкие энергозатраты;
простота сварки – не используются припои, флюсы, присадки;
отсутствие вредных выбросов в атмосферу;
высокая прочность молекулярного сцепления.

Метод диффузионной сварки

Сваривание происходит за счёт пластической деформации кромок ниже температуры плавления, в твёрдом состоянии. Способы нагрева:

Процесс идёт в вакууме, нейтральных и восстановительных газах, жидких средах. Чистота и качество шва зависит от того, насколько хорошо очищены места соединения. Очищают растворителями или путём нагрева и выдержки в вакуумной камере.

Устройство диффузионной установки

Сам комплекс агрегатов, позволяющий выполнить весь процесс по соединению материалов, состоит из следующих узлов:

Камера.
Станина.
Вакуумный уплотнитель.
Насос.
Генератор и индуктор.
Механизм сжатия.

Камера служит местом, где непосредственно размещаются детали и создается вакуумная среда.

Станина, как и в любом другом станке, служит подставкой для размещения на ней узлов установки. В данном случае на ней монтируется камера. Она, в свою очередь, с помощью роликового механизма может перемещаться по станине.

Уплотнитель — это прокладка между камерой установки и подставкой.

Насос работает на откачку воздуха и устройства вакуума.

Генератор и индуктор обеспечивают нужный нагрев стыков соединяемых деталей.

Сжатие обеспечивается механизмом, состоящим из масляного насоса и гидравлических цилиндров. За счет них достигается нужное давление.

Конечно, это один из видов установки. Но, невзирая на различные типы нагревателей (электронно-лучевые, радиационные, установка тлеющего заряда, генератор высоких токов), сохраняется главный принцип — нагрев и сжатие.

Технология, время выдержки и температуры разгерметизации

Детали с механически обработанными и обезжиренными свариваемыми поверхностями устанавливают в центрирующем приспособлении вакуумной камеры. Откачивают воздух. Когда достигается вакуум, включают высокочастотный генератор. Детали в зоне сварки нагреваются с помощью индуктора. За время нагрева поверхности заготовок очищаются от окисных плёнок. При достижении температуры на изделия давит поршень гидросистемы. Нагрузку подают до конца процесса. После этого узел сварки постепенно, с заданной скоростью охлаждается до определённой температуры.

Герметизацию камеры прекращают, сваривая:

чёрные металлы – при 60 ̊C.
цветные металлы и сплавы – при 120 ̊C.

Время выдержки зависит от силы нагрева и давления, использованных в ходе работ.

Плюсы и минусы

Ей присущи как позитивные преимущества, так и недостатки. Начнем с плюсов:

точность обработки;
прочность соединения;
отсутствие грубых швов;
высокая функциональность;
работа со сложными конструкциями;
экономия энергии;
экологическая безопасность;
возможность работать с пустотелыми конструкциями;
экономичность.

Данные возможности позволяют использовать диффузионный способ соединения в различных сферах. Процесс представляет собой высокотехнологический метод обработки. Он незаменим в тех случаях, когда любые другие виды соединения не могут быть использованы.

Но данному технологическому процессу присущи и серьезные недостатки. К ним можно отнести, в первую очередь, само инженерное оборудование. Аппарат для сварки методом диффузии — сложная конструкция, которая требует наличия специальных условий. Необходимо наличие определенного уровня давления, температуры и разреженной среды.

Агрегат представляет собой вакуумную камеру с вакуумным насосом. Так как сварка происходит при высокой температуре, некоторые элементы аппарата выполнены из жаропрочных сплавов. Прессы и механизмы, охладители и нагреватели сварочного аппарата будут сложными и дорогостоящими. Сама машина для диффузионной сварки имеет значительные габариты и массу. Она является сложной конструкцией. Соответственно, цена ее высока.

Говорить о рентабельности методики можно только с позиции ее необходимости. Если нет иных способов произвести соединение частей и механизмов, то метод невероятно актуален. С другой стороны, установка его оптимальна на крупных предприятиях для операций, требующих высокой точности и исключительного качества.

Вторым негативным фактором метода считается сама вакуумная камера. Ее пространство определяет возможные параметры свариваемых элементов.

Третьим недостатком диффузионного метода является необходимость идеальной очистки свариваемых поверхностей. Иначе, соединять придется не необходимые материалы, а пленки загрязнения.

Таким образом, для эффективного использования метода диффузии, необходимо учесть все плюсы и минусы сварочного аппарата такой модели.

Способы

Диффузионная сварка с применением промежуточных слоёв делается:

для большей прочности сцепления;
для предотвращения появления барьерных подслоев при соединении разнородных материалов;
для уменьшения остаточных деформаций, благодаря снижению температуры и давления.

Промежуточные подкладки подразделяются на плавящиеся и неплавящиеся. Коэффициент диффузии атомов барьерной подкладки в основной металл должен быть выше, чем для элементов металла в прокладку. Её материал выбирают исходя из поставленной задачи. Чаще это никель, медь, серебро, золото.

Расплавляющимися промежуточными слоями часто выступают высокотемпературные припои. Это уменьшает пластическую деформацию и повышает качество шва.

Вакуумная сварка

В процессе сварки в итоге получаются прочные неразъемные соединения, установленные межатомными связями свариваемых металлов. Большое значение придается разным прогрессивным видам сварки. Одной разновидностью такой сварки является вакуумная сварка, обеспечивающая нагрев детали. Это позволяет применять ее для соединения ответственных деталей приборов, измерительных инструментов.

Имеются два вида сварки — это сварка плавлением и давлением. Для этого сварочную камеру освобождают от атмосферы и наполняют необходимым газом, для создания своей атмосферы, в основном это аргон, но еще берут гелий, азот их смеси. Аргон закачивают под высоким давлением 1атм.

Сварка ведется в вакууме высокого давления 10-3-10-4Па. Но, азот не применяется для сваривания стали, так как нитриды железа и хрома, образующиеся при высокой температуре, делают сварной шов пористым и неравномерным. Выбранные специальные электроды должны обеспечить качество шва, который должен быть пластичным, не склонный к образованию трещин, плотный, шлак легко отделяется от шва.

Вакуумная сварка плавлением осуществляется электронно-лучевым методом, с помощью специальной установки вакуумной рабочей камеры, различные приспособления для перемещения деталей, электронно-оптическая система и откачная. Такая установка выполняет круговую аксиальную сварку и линейную при давлении 5*10-1-5*10-3Па. Вакуумная сварка таким способом широко применяется в производстве ракетно-космических комплексов, двигательных установок, микроэлектронике.

Также очень эффективно сваривать тугоплавкие сплавы, химически активные металлы, изделия из стали.
Вакуумная сварка давлением — это термодиффузионная сварка, выполняемая при разрежении вакуума 10-310-2Па. Когда свариваются разнородные металлы, температура нагрева определяется по тугоплавкому металлу или сплаву. Когда соединяются трудно свариваемые материалы, то используется промежуточная прокладка. Такая установка состоит из системы получения вакуума, система, создающая необходимое давление для работы, автоматики и электропривода. Преимущество такой сварки:

нет необходимости применять припои, флюсы, электроды, защитную среду;
деталь не коробится;
в зоне соединения свойства металла не изменяются;
получение конструкций разнообразной формы;
сохранение точности формы изделия;
широкий диапазон толщины деталей, которые нужно сваривать.

Не так давно институтом МВТУ — МЭИ был разработан метод вакуумной сварки плавящимся электродом, интересный тем, что горение дуги происходит в парах металла. Такой способ очень практичный для соединения толстостенных изделий цветных сплавов. Это достаточно производительный метод, качество такого соединения очень высокое, так как разогрев очень концентрированный. Таким образом, благодаря высокой технологии, вакуумная сварка позволяет достигать хороших результатов в прочном и надежном соединении материалов.

Установка и оборудование

Сварочная диффузионная установка состоит:

из вакуумной камеры;
из механизма нагнетания рабочего давления;
из источника нагрева;
из аппаратуры управления и контроля.

В вакуумной камере прямоугольной или цилиндрической формы размещён механизм давления, нагревательные элементы и приспособление для крепления свариваемых деталей. В стенках – система водяного охлаждения.

Сварочная диффузионная установка

Обычно установка содержит одну камеру, но для повышения производительности выпускают и с несколькими для непрерывной загрузки и выгрузки изделий.

Недостатки

Главный из недостатков — сам аппарат для диффузионной сварки. Он представляет собой сложную установку, основные элементы которого — вакуумная камера с вакуумным насосом.

В конструкции сварочного аппарата для диффузионной сварки также присутствуют прессы, система охлаждения, нагревательные элементы и ряд вспомогательных механизмов, изготовленных из жаропрочных сплавов, так как сварка производится при высокой температуре.

Техническая сложность сварочной установки, ее большая масса и общая громоздкость подразумевают ее высокую базовую стоимость.

Это препятствует повсеместному распространению диффузионной сварки, делая ее рентабельной (в силу необходимости) в основном для сложных производств, таких, как изготовление полупроводников в электронике, а также некоторых принципиально важных деталей в авиационном и космическом машиностроении (и в некоторых других областях, где требуется аналогичное качество).

Наличие камеры налагает ограничения на размеры свариваемых деталей — это второй существенный недостаток.

Третьим минусом является необходимость очень тщательной очистки и полировки поверхностей перед диффузионным контактом, поскольку любая пленка загрязнения становится непреодолимым препятствием для диффузии.

Обратите внимание, что в некоторых особых случаях соединяемые поверхности, наоборот, целенаправленно окисляются. Слой окислов может способствовать более быстрому взаимопроникновению атомов. Такая технология используется при соединении стекла и керамики с применением металлического подслоя.

В России на разных производствах применяют различные по габаритам, мощностям и предназначению установки диффузионной сварки, такие, как П-114, П-115, УСДВ-630, ДСВ-901, МДВС-302 и другие.

Статьи о радиотехнике, технологиях, чертежах, 3D-моделировании

Публикации для людей, интересующихся наукой и техникой

Диффузионная сварка в вакууме (ДС) широко используется при изготовлении изделий электронной техники и зачастую является важной технологической операцией в производственном цикле. Это объясняется тем, что ДС можно соединять между собой в твердом состоянии без ограничения соотношения толщин металлические и неметаллические материалы. Схема установки для проведения ДС в вакууме представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема типовой установки для диффузионной сварки:

1 - корпус камеры; 2 - основание; 3 - стол; 4 - свариваемые детали; 5 - шток;

6 - поршень; 7- цилиндр; 8 - гидравлическая система; 9 - нагреватель;

10 - источник тока; 11 - вакуумная система; 12 - загрузочный люк;

13 - смотровое окно; 14 - система водяного охлаждения

ДС в вакууме является одним из перспективных способов получения неразъемных соединений из разнообразных материалов. Наиболее ярко преимущества диффузионной сварки проявляются при соединении трудно свариваемых и разнородных материалов. Она входит в группу способов сварки давлением, при которых соединение получается за счет пластической деформации микронеровностей на поверхности свариваемых заготовок при температуре ниже температуры плавления. Отличительной особенностью является применение повышенных температур при сравнительно небольшой остаточной деформации.

ДС осуществляется в твердом состоянии металла при повышенных температурах с приложением сдавливающего усилия к месту сварки.

Выделяют несколько основных этапов формирования диффузионного соединения.

Первым этапом является физический контакт в результате сближения контактных поверхностей на расстояние порядка межатомных расстояний кристаллической решетки. При этом возникает физическое или слабое химическое взаимодействие, которое осуществляется за счет пластической деформации более пластичного из соединяемых материалов. Это обусловлено выходом дислокаций на соединяемой поверхности.

На второй стадии происходит образование активных центров на поверхности более твердого из соединяемых материалов. Стадия характеризуется без диффузионным взаимодействием, обусловленным микропластической деформацией. Схватывание происходит в местах, где дислокации выходят на контактную поверхность, энергетическое состояние атомов позволяет формировать новые химические связи. При этом кинетика активации контактных поверхностей зависит от температуры, повышение которой обеспечивает:

увеличение частоты выхода и скорости движения дислокаций на контактных поверхностях соединяемых материалов;
снижение прочности связей между атомами металлов и кислорода на контактной поверхности;
уменьшение высоты потенциального энергетического барьера, препятствующего образованию химических связей;
уменьшение модуля сдвига;
увеличение числа атомов, участвующих в образовании химических связей;
увеличение площади очагов схватывания.

На третьей стадии происходит объемное взаимодействие на границе соединяемых материалов.

Скорость взаимной диффузии и размягчение металлов ускоряется с повышением температуры сварки. Давление обеспечивает отсутствие пустот и разрушает окислы на поверхности металлов, что способствует процессу формирования новых химических связей и объемной диффузии. Время ДС обычно выбирается минимальным, так как активная диффузия может привести к сильному изменению химического состава на границе соединения.

Давление создаёт микропластическую деформацию в зоне контакта поверхностей материалов, что приводит к устранению микронеровностей, способствует инициации механизма ползучести и упрочнению в зоне контакта материалов. Важным фактором, влияющим на эффективность ДС, является использование промежуточных слоев, позволяющих разрешить ряд проблем, возникающих при соединении разнородных металлов:

уменьшение влияния различий в значениях коэффициентов линейного теплового расширения свариваемых материалов и, как результат, снижение остаточных напряжений;
уменьшение химической неоднородности на границе соединения;
снижение уровня основных параметров режимов сварки.

В зависимости от соединяемых материалов процесс ДС разнородных металлов вызывает изменения свойств основных металлов в зоне соединения.

Не каждую пару металлов можно качественно соединить. Поэтому обычно используют один или несколько промежуточных слоев металлов. Коэффициент термического расширения промежуточных слоев и основных металлов должен иметь равномерное изменение от одного основного металла к другому.

Диффузионная зона имеет оптимальные свойства, если область соединения металлов образует ряд твердых растворов, например, Cu-Ni, Ag-Au, Mo-Ti, V-Nb. Соединение таких металлов относительно легко контролировать, поскольку толщина диффузионной зоны не оказывает заметного влияния на механические свойства.

Свойства соединения ухудшаются, если в диффузионной зоне образуются интерметаллические фазы, как в бинарных сплавах с ограниченной растворимостью, например, Ti-Fe, Zr-Fe, Al-Fe.

ДС позволяет получать надежное соединение трудно свариваемых разнородных металлов, таких как тугоплавкие и химически активные, с конструкционными материалами. В последние десятилетия для ДС стали применять газостаты (установка для горячего изостатического прессования), используемые традиционно для уплотнения металлических отливок и формирования материалов порошковой металлургии.

Влияние технологических параметров процесса дс на качество соединения

Параметрами, определяющими процесс соединения при дс в вакууме, являются:

Глубина вакуума или степень разряжения атмосферы;
Температура сварки;
Давление сжатия;
Время сварки;
Шероховатость поверхности.

Существенное влияние на процесс диффузионного соединения оказывает шероховатость соединяемых поверхностей. Она влияет не только на создание физического контакта, но и в значительной степени определяет протекание диффузионных процессов за счет изменения тонкой структуры поверхностных слоев. Поэтому важное значение для получения качественного соединения имеют качество подготовки поверхностей. Предварительная обработка свариваемых деталей влияет не только на создание физического контакта, но и в значительной степени определяет протекание диффузионных процессов за счет изменения тонкой структуры поверхностных слоев.

Подготовка заготовок заключается в механической обработки, очистки от загрязнений и нанесения подслоев. Механическая обработка обеспечивает:

возможно, более плотное начальное прилегание свариваемых заготовок;
удаление с поверхности загрязненного слоя;
повышение размерной точности готового изделия;
возможность снижения температуры, давления и времени сварки с улучшением микрогеометрии поверхности.

Очистка поверхностей от загрязнений проводиться растворителями ацетон или спирт, путем нагрева и выдержки в вакуумной камере. В отдельных случаях применяют отжиг заготовок в среде водорода. Положительные результаты получают при обработке в растворах кислот H₂SO₄ и НCI с последующими промывкой и сушкой. При сварке изделий из некоторых сортов керамики после механической обработки заготовки отжигают. Для этого же проводят травление стекла в плавиковой кислоте.

Подготовка свариваемых поверхностей не исключает образование оксидов на поверхности металла. Однако этот фактор не всегда оказывает отрицательное влияние на протекание процесса, так как для большинства металлов нагрев в вакууме до температуры, используемой при сварке, и соответствующая выдержка во времени при этой температуре достаточны для самопроизвольной очистки свариваемых поверхностей от оксидов.

Высококачественные соединения можно получать, изменяя в определенных пределах значения каждого из этих параметров с соответствующей корректировкой других. При выборе их значений необходимо учитывать особенности свариваемых материалов и требования к изделию: возможность разупрочнения из-за роста зерна, ограничения по температуре нагрева и деформации изделия. Давление сжатия способствует формированию фактического контакта соединяемых поверхностей, а также их активации. Давление выбирают в диапазоне 0,8…0,9 МПа предела текучести при температуре сварки. Для известных конструкционных материалов оно может изменяться в диапазоне 1. 50 МПа. Для сварки тугоплавких и твердых материалов эти значения могут быть в несколько раз выше. Обычно при охлаждении деталей сжимающее усилие снимают при достижении температуры 100-400℃ (373-673К). Досрочное снятие сжимающего усилия при охлаждении деталей в некоторых случаях приводит к разрушению сварного соединения.

На практике находят применение индукционный, радиационный, электронно-лучевой нагрев, а также нагрев проходящим током. ДС в большинстве случаев проводится в вакууме. От глубины вакуума зависит скорость и качество зачистки соединяемых поверхностей от поверхностных плёнок. Чем выше степень вакуума, тем интенсивнее протекают эти процессы. Широко применяют в качестве защитных сред инертные - аргон и гелий и активные газы – водород или углекислый газ. Состав защитного газа подбирают исходя, в первую очередь, из химической активности системы металл-газ в условиях сварки.

Температура сварки является основным параметром процесса, она определяет условия термовакуумной очистки и образование физического контакта соединяемых поверхностей, влияет на скорость и характер протекания диффузионных процессов. При соединении разнородных материалов расчет ведется по температуре плавления наиболее легкоплавкого из них. В случае появления эвтектики температуру сварки выбирают ниже температуры ее плавления.

Время выдержки в зависимости от температуры, давления, допустимой остаточной деформации, чистоты обработки контактных поверхностей и деформационной способности материала может колебаться от нескольких секунд до нескольких часов. Оно определяет полноту протекания диффузионных процессов на завершающих этапах образования соединения. При сварке ряда сочетаний разнородных металлов и сплавов в зоне соединения могут образоваться хрупкие фазы, снижающие его прочность.

Широко распространённым технологическим приёмом для качественного соединения является использование прослоек тонких слоёв металла, которые помещаются между соединяемыми поверхностями. Промежуточные прокладки могут быть расплавляющимися и не расплавляющимися. Применение прослоек расширяет область применения этого сварочного процесса.

Промежуточные прокладки на свариваемые поверхности наносят с целью:

увеличения прочности сваривания;
предотвращения появления нежелательных фаз при сварке разнородных материалов;
облегчения установления физического контакта по всей свариваемой поверхности за счет использования подслоев из пластичных материалов;
снижения температуры и давления при сварке с целью уменьшения остаточных деформаций.

Материал барьерной прокладки должен выбираться с таким расчётом, чтобы коэффициент его диффузии в основной материал был выше, чем для элементов основного металла в прокладку.

В качестве расплавляющихся прокладок наиболее часто используют высокотемпературные припои. Их применение позволяет уменьшить давление сжатия и пластические деформации, облегчает удаление оксидных пленок, повышает эксплуатационные свойства соединений. Для низколегированных сталей применяют прокладки из меди и серебра, а для легированных – титан. Для соединения керамики с металлом используют сплавы с добавками активных металлов, окислы которых имеют более высокую теплоту образования, чем окислы.

Оборудование для диффузионно-вакуумной сварки

Установки для ДС в компоновочном отношении состоят из:

корпуса с вакуумной камерой;
системы вакуумирования;
системы для сжатия свариваемых деталей;
источника нагрева;
системы водяного охлаждения вакуумной камеры;
индуктора;
механического и диффузионного пароструйного вакуумного насосов;
аппаратуры управления и контроля.

Во всех установках для ДСВ применяют динамический принцип вакуумирования сварочной камеры. Для нагрева деталей используется высокочастотный индукционный способ. При этом способе детали, помещенные в магнитное поле индуктора, по которому протекает высокочастотный ток, нагреваются индуктированными в них вихревыми токами. Величина тока пропорциональна числу витков индуктора, магнитному потоку вокруг него, частоте тока в индукторе и обратно пропорциональна сопротивлению свариваемых деталей. Отличительной особенностью индукционного нагрева является бесконтактная передача энергии от индуктора к детали через зазор 1…20 мм. При этом теплота генерируется непосредственно в самих деталях как результат преобразования электромагнитной энергии.

Однако этот метод неприменим при сварке диэлектрических материалов: керамики, кварца, стекла. Рабочая вакуумная камера, в которой размещаются свариваемое изделие, нагреватели, механизм давления, выполняется обычно цилиндрической или прямоугольной формы из коррозиестойкой стали. Свариваемое изделие может располагаться на специальной опоре или в приспособлении. Необходимая сварочная сила создается гидравлическим устройством. Питание гидропривода производится от насосных масляных станций. В отдельных случаях сжатие заготовок обеспечивается специальными приспособлениями, принцип действия которых основан на различии коэффициентов линейного расширения материалов свариваемых заготовок и охватывающих их элементов приспособления. Такие приспособления позволяют вести сварку в серийно выпускаемых вакуумных печах.

Установка диффузионной сварки УДС-2 (рис. 2) предназначена для диффузионной сварки – пайки в вакууме деталей и узлов из различных материалов, в том числе из металлокерамики. Процесс сварки протекает за счет диффузионного соединения в условиях индукционного нагрева до температур порядка 70% температуры плавления наименее тугоплавкого материала с приложением давления, не вызывающего макропластическую деформацию деталей, в течение заданного промежутка времени.

Рис. 2. Установка для диффузионной сварки в вакууме УДС-2

В конструкцию установки входит трехслойный гидравлический пресс, рассчитанный на максимальное усилие 100 кН. Колонны пресса скреплены сверху траверсой, несущей на себе вакуумную камеру. Нижние концы колонн закреплены в литом чугунном основании, который служит одновременно корпусом привода перемещения дна камеры с гидроцилиндром, а также резервуаром для масла гидросистемы. На корпусе основания пресса с помощью кронштейна крепится гидравлический насос с электродвигателем. Рабочая камера установки сварена из стали марки Х18Н9Т, снабжена смотровым окном для ввода индуктора ТВЧ и патрубком для присоединения к вакуумной системе. Камера имеет двойные стенки и охлаждается водой.

Дно камеры закреплено на подвижном чугунном корпусе с шестью направляющими втулками, скользящими по колоннам. Дно камеры охлаждается водой. На плоскость толкателя камеры устанавливается пакет со свариваемыми деталями. Ниже дна камеры в центральном отверстии подвижной траверсы находится гидроцилиндр. Шток гидроцилиндра соединен с толкателем дна камеры. В средней части штока гидроцилиндра закреплен поршень с резиновыми манжетами, а нижняя часть служит плунжером.

Регулировка усилия сжатия пакета производится золотником, установленным в нижней крышке гидроцилиндра.

Преимущества и недостатки дс. Применение диффузионной сварки

Преимущества диффузионной сварки:

высокое качество соединения, механические свойства материала в зоне сварки близки к свойствам основного материала;
отсутствие коробления конструкции вследствие отсутствия остаточных напряжений в сварных швах;
исключение вакуумного отжига конструкции после сварки;
улучшение условий труда сварщиков.
после диффузионной сварки не нужна механическая обработка сварного шва, получаемые изделия обладают высокой точностью;
швы имеют высокие показатели механической прочности и пластичности.

К недостаткам метода следует отнести значительную длительность процесса, сложность оборудования, определенные трудности с загрузкой заготовок и выгрузкой готовых изделий из рабочей камеры при организации непрерывного процесса изготовления сварных изделий, требования достаточно высокой точности сборки и чистоты обработки свариваемых поверхностей, необходимость контроля температуры заготовки в зоне шва.

Недостатки диффузионной сварки:

необходимость создания сложного оборудования типа вакуумных камер;
длительность процесса сварки;
большая трудоемкость предварительной подгонки соединяемых деталей.

Процесс дс в вакууме применяют в тех случаях, когда другие способы сварки либо неприменимы. В наиболее полной мере достоинство дс проявляется при соединении разнородных материалов. Широко применяется для сварки разнородных металлов и сплавов.

Технологические возможности дс позволяют широко использовать этот процесс в приборостроительной и электронной промышленности при создании металлокерамических и катодных узлов, полупроводниковых приборов, при производстве штампов и т.п.

ДС находит применение для изготовления крупногабаритных заготовок деталей сложной формы, получение которых механической обработкой, методами обработки давлением или литьем невозможно, или неэкономично. Особенно эффективно такое применение диффузионной сварки в опытном и мелкосерийном производстве.

Перспективно получение многослойных пустотелых конструкций типа панелей из титановых или алюминиевых сплавов с наполнителем сложной формы методом совмещения диффузионной сварки и формообразования в режиме сверх пластичности.

Понравилась статья? Всё ли вам понятно? Хотел вам порекомендовать заглянуть на наш YouTube канал. Так же посмотреть уже готовые проекты на скачивание, среди которых чертежи, схемы и 3D-модели.

Рис. 1. Упрощенное изображение электронно-лучевой сварки в вакууме

По эксплуатационным расходам сварка электронным лучом в вакууме существенно дешевле дуговой сварки в камерах с контролируемой атмосферой. Все основные энергетические и геометрические параметры электронного пучка регулируются с высокой скоростью и быстродействием. Это позволяет вводить в металл точно дозированную энергию, реализовывать различные технологические приемы и обеспечивать высокую воспроизводимость процесса сварки. Можно производить сварку сложных сборок в углублениях и труднодоступных местах.

При ЭЛС используется кинетическая энергия потока электронов, движущихся с высокими скоростями в вакууме. Для снижения потери кинетической энергии электронов за счет соударения с молекулами газов воздуха, а также для химической и тепловой защиты катода в электронной пушке создают вакуум порядка 10 -4 . 10 -6 мм рт. ст.

Высокая концентрация ввода мощности в изделие, которая выделяется не только на поверхности, но и на значительной глубине в объеме основного металла. Фокусировкой электронного луча можно получить пятно нагрева диаметром 2·10 -4 . 5 мм, что позволяет сваривать металлы толщиной от десятых долей миллиметра до 200 мм. В результате можно получить швы, в которых соотношение ψ глубины к ширине провара достигает 20 и более. Появляется возможность сварки тугоплавких металлов: вольфрама, тантала, керамики. Технически возможно уменьшение ширины зоны термического влияния по сравнению с другими способами сварки плавлением, что повышает качество сварного соединения.
Малое количество затрачиваемой энергии. Расходы характеризуются удельной энергией (Дж/см 2 ), приходящейся на единицу площади образуемого соединения.

Так как эффективные мощности при ЭЛС близки к мощностям дуговой сварки, то благодаря высокой скорости соединения для получения равной глубины проплавления при ЭЛС требуется вводить энергии в 4…5 раз меньше, чем при дуговой сварке. В результате значительно снижаются сварочные остаточные напряжения и деформации изделия.

Эффективность способа сварки плавлением можно оценить показателем, которому авторы дали название частоты сварки. При сварке плавлением обычно значительная мощность затрачивается нерационально на переплавление большого количества металла, чтобы обеспечить расплавление точек, наиболее удаленных от источника тепла.

ЭЛС рассматривается как наиболее перспективный способ соединения изделий из тугоплавких металлов, изделий из термически упрочнённых материалов, когда нежелательна, затруднена или невозможна последующая термообработка изделий после завершающей механической обработки при необходимости обеспечения минимальных сварочных деформаций и ряда толстостенных конструкций ответственного назначения.

При сварке электронным лучом проплавление имеет форму конуса (рис. 2). Плавление металла происходит на передней стенке кратера, а расплавляемый металл перемещается по боковым стенкам к задней стенке, где он и кристаллизуется.

Рис. 2. Схема переноса жидкого металла при электронно-лучевой сварке:

1 – электронный луч; 2 – передняя стенка кратера; 3 – зона кристаллизации; 4 – путь движения жидкого металла

Проплавление при элс обусловлено в основном давлением потока электронов, характером выделения теплоты в объеме твердого металла и реактивным давлением испаряющегося металла, вторичных и тепловых электронов и излучением. Часто сварку ведут электронным лучом со стабильной мощностью, но при сварке легкоиспаряющихся металлов (алюминия, магния) эффективность электронного потока и количество выделяющейся в изделии теплоты уменьшаются вследствие потери энергии на ионизацию паров металлов. В таком случае сварку нужно вести импульсным электронным лучом с большой плотностью энергии и частотой импульсов 100. 500 Гц. При правильном выборе соотношения времени паузы и импульса можно сваривать очень тонкие листы. При формировании сварного шва возможно протекание двух типов процессов: периодическое испарение (с частотой до 10 кГц) и колебания жидкого металла в сварочной ванне (с частотой порядка 1. 100 Гц). Применение высоких скоростей сварки обеспечивает минимальное термическое воздействие на свариваемый материал в околошовной зоне, а высокие скорости кристаллизации при эффективном теплоотводе – получение высоких механических свойств сварных соединений.

ЭЛС применяется в различных отраслях промышленности. Она позволяет соединить за один проход металлы и сплавы толщиной от 0,1 до 400 мм и обладает очень обширными технологическими возможностями.

Высокое качество сварных соединений в изделиях достигается с помощью оптимальных конструктивных решений и технологических приемов сварки, выбор которых должны осуществлять совместно технолог-сварщик и проектировщик изделия. Качество шва при ЭЛС, определяется общностью заданных технологических и энергетических параметров процесса. Поддержание на стабильном уровне энергетических параметров процесса сварки обеспечивает при неизменных технологических условиях постоянство эксплуатационных параметров сварного соединения. Неверный выбор режима или нарушение оптимального режима ЭЛС нередко приводят к появлению в швах дефектов. Классификация дефектов следующая: непровары, подрезы, провисание шва, повышенное разбрызгивание корневые, протяженные полости в объеме сварного шва, срединные трещины, отклонения сварного шва от стыка из-за остаточных или наведенных магнитных полей, периодическая бугристость сварного шва и периодические выплески расплава. Корневые дефекты шва - это самый распространенный вид дефектов при сварке, обычно с глубиной шва более 5 мм, в любом пространственном положении. Протяженные полости встречаются при сварке сталей, титановых и алюминиевых сплавов с глубиной шва более 15 мм.

С помощью электронного пучка можно сваривать только электропроводящие материалы, т. е. металлы, химические соединения и сплавы на их основе. Большинство современных конструкционных металлов и сплавов хорошо свариваются электронным лучом.

Диапазон свариваемости может быть расширен путем использования более чистых материалов. Применение сталей, полученных методом электрошлакового переплава, позволяет, получать высококачественные сварные соединения более простыми технологическими приемами при гораздо более низкой доле неисправимого брака.

Не свариваются с помощью электронного луча легкоиспаряющиеся материалы: автоматные, цементированные и низкоуглеродистые стали с высокой концентрацией углерода, кадмий, медь, олово, свинец, цинк, бронза, латунь. Это объясняют тем, что под действием высококонцентрированного электронного луча в вакууме происходит их взрывное вскипание, это приводит к выбросу основной массы расплава. ЭЛС позволяет соединять довольно большое количество комбинаций разнородных и разноименных материалов, в том числе из растворимых и нерастворимых друг в друге материалов.

Количество соединяемых пар может быть увеличено, если в стык свариваемых деталей вводить вставку в виде фольги толщиной 0,1…0,8 мм из специально подобранного связующего металла. Для соединения разнородных материалов используется как режим сварки, так и режим пайки, при котором электронный пучок смещается относительно плоскости симметрии стыка в сторону более тугоплавкого металла, величина же смещения либо рассчитывается, либо определяется экспериментально. Значения эффективного КПД при ЭЛС порядка 0,85…0,95.

В результате высокой концентрации мощности в направлении распространения тепла при сварке электронный луч – один из самых эффективных, по сравнению с другими сварочными источниками энергии.

Технологические схемы сварки

Сварку электронным лучом можно осуществлять с определенными ограничениями в любых пространственных положениях. Для листовых материалов сварку в нижнем положении (рис. 3) выполняют как без подкладки, так и на подкладке. Ее применяют для соединения сталей толщиной до 40 мм, титановых и алюминиевых сплавов толщиной до 80 мм. Наиболее предпочтительна сварка на боку и на подъем, которую выполняют для металлов любой толщины, в основном без подкладки. Для предотвращения вытекания расплава из сварочной ванны при сварке с глубоким проплавлением иногда устанавливают ограничительную планку вдоль нижней кромки стыка. Сварку в потолочном положении выполняют на металлах толщиной до 20 мм и применяют чрезвычайно редко.

Рис. 3. Основные типы соединений деталей при электронно-лучевой сварке:

а – в стык тонколистовых деталей на подкладке и без нее;

б – с отбортовкой кромок различной толщины; в – внахлестку;

г – в узких разделках и труднодоступных местах;

д – однопроходная сварка одновременно нескольких стыков проникающим лучом;

е – сварка двух цилиндров электронным лучом через ребро жесткости

Подготовка поверхности к сварке

Предварительная очистка свариваемых поверхностей и самих деталей выполняется механически. Очистке подлежат стыкуемые поверхности, внешние и внутренние поверхности деталей на расстоянии до 100 мм от кромки при сварке толстолистовых металлов и до 10 мм при сварке тонколистовых металлов.

Элементы конструкций, детали механизмов и конструкции в целом в зависимости от марки материала в процессе изготовления приобретают остаточную намагниченность.

Остаточная намагниченность изделий приводит к ряду негативных явлений:

возникновению «магнитного дутья» при дуговой электросварке и наплавке, что ведет к повышенному разбрызгиванию жидкого металла из сварочной ванны и образованию различных дефектов сварного соединения, а также к непопаданию дуги в свариваемый стык или место наплавки;
искривлению траектории электронного луча при ЭЛС и соответствующему непровару стыка по всей толщине;
налипанию металлической стружки при штамповке или обработке деталей металлорежущим инструментом, что ухудшает качество обработки и ускоряет изнашивание штампов и инструмента.

Операцию размагничивания необходимо осуществлять после сборки стыкового соединения непосредственно перед загрузкой изделия в вакуумную камеру или подачей в зону сварки.

Размагничивание – это процесс воздействия внешнего магнитного поля, в результате которого уменьшается намагниченность ферромагнитного материала. Полное размагничивание достигается в том случае, если возможен предварительный подогрев изделия до температуры Кюри с последующим охлаждением в отсутствие магнитного поля и механических воздействий.

Наиболее применяемым способом размагничивания является периодическое перемагничивание с убывающей амплитудой.

Схемы установок для ЭЛС

Электронно-лучевые сварочные пушки (рис. 4) могут быть стационарными или перемещаемыми внутри вакуумной камеры. Размеры вакуумных камер электронно-лучевых сварочных установок определяются габаритами свариваемых изделий. Установки для сварки изделий малых и средних габаритов обычно снабжаются универсальными многопозиционными механизмами для перемещения либо вращения изделий.

Рис. 4. Схема установки для электронно-лучевой сварки:

1 – стационарная электронно-лучевая сварочная пушка; 2 – катод и прикатодный электрод;

3 – смотровое окно; 4 – вакуумная камера; 5 – механизм перемещения свариваемого изделия;

6 – система электромагнитного отклонения луча; 7 – система фокусировки луча

Основным элементом любой сварочной установки для элс является электронная пушка (рис. 5), назначение которой состоит в формировании электронного пучка с большой плотностью энергии.

Рис. 5. Принципиальная схема элс:

1 – катод; 2 – фокусирующий электрод; 3 – анод; 4 – магнитная линза;

5 – магнитная отклоняющая система; 6 – площадка для детали;

7 – источник высокого напряжения постоянного тока;

8 - электронный пучок; 9 - плавление материала

Пушка состоит из катода 1, помещённого в центре фокусирующего электрода 2, и анода 3 с отверстием, расположенного на некотором удалении от катода. Прикатодный фокусирующий электрод и анод имеют форму, обеспечивающую такое строение электрического поля, которое формирует узкий электронный пучок. Пушка питается электрической энергией от источника высокого напряжения постоянного тока 7. Положительный потенциал анода может достигать нескольких десятков тысяч вольт, поэтому электроны, эмитированные катодом на пути к аноду, приобретают значительную энергию.

Для увеличения плотности энергии в луче электроны после выхода из анода фокусируются с помощью магнитной линзы 4. Сфокусированные в плотный пучок электроны с большой скоростью ударяются о малую, резко ограниченную площадку на детали 6. При этом кинетическая энергия электронов вследствие торможения в веществе превращается в тепло, нагревая материал до температуры его кипения. Для перемещения луча по свариваемому изделию устанавливается магнитная отклоняющая система 5.

Для обеспечения свободного движения электронов от катода к изделию, а также для предотвращения возможности дугового разряда между электродами в установке создается вакуум порядка 1∙10 -4 мм рт. ст., который обеспечивается системой откачки.

Электронные пушки, используемые для целей сварки, должны удовлетворять ряду требований:

обеспечивать требуемую мощность пучка при определенном разгоняющем напряжении;
фокусировать электронный пучок до весьма малых диаметров;
быть достаточно простыми в управлении и надежными в эксплуатации.

Ввиду необходимости вакуума в камере, где образуется и формируется поток электронов, в большинстве случаев при элс и само изделие размещают внутри вакуумной камеры, чтобы устранить рассеяние электронов на атомах и молекулах газов. Это обеспечивает хорошую защиту сварного шва. Поэтому наряду с высоковакуумными установками разрабатывают и такие, где электронный луч выводится из камеры пушки, в которой поддерживается высокий вакуум, и сварка производится в низком вакууме 10 -2 …10 -1 мм рт. ст. Специальные установки разрабатывают для микросварки в производстве модульных элементов и различного рода твердых радиосхем. Особенности заключаются в первую очередь в точном дозировании тепловой энергии, перемещении луча по изделию с помощью отклоняющих электрических и магнитных полей, совмещении нескольких технологических функций, выполняемых электронным лучом в одной камере. Поскольку вакуумные камеры вакуумных систем стоят очень дорого.

Существующие конструкции можно разделить на следующие группы:

универсальные установки для сварки изделий средних размеров;
универсальные и специализированные установки для микросварки малогабаритных деталей;
установки для сварки изделий малых и средних размеров;
установки для сварки крупногабаритных изделий с полной герметизацией;
установки для сварки крупногабаритных изделий с частичной герметизацией места стыка;
установки для сварки в промежуточном вакууме. Установки первой группы предназначены в основном для использования в исследовательских и заводских лабораториях, а также в промышленности при единичном и мелкосерийном производстве.

Они имеют вакуумные камеры объемом 0,001…4,0 м 3 и манипуляторы для перемещения свариваемых деталей, позволяющие выполнять более универсальные перемещения при сварке. Такие установки оснащают также системами наблюдения за областью сварки. Электронная пушка может быть стационарной или перемещается внутри камеры с целью начального направления луча на стык.

Установки для сварки крупногабаритных деталей отличаются наличием дорогостоящих вакуумных камер большого объема, куда детали помещаются целиком. Часто электронные пушки, которые имеют гораздо меньшие размеры, чем изделие, размещают внутри камеры. В этом случае сварной шов выполняется при перемещении самой электронной пушки. Иногда, особенно при сварке обечаек кольцевыми швами, на камере размещают несколько пушек позволяющих за счет ликвидации продольного перемещения изделия также уменьшить размеры камеры.

Для снижения затрат на оборудование и повышения производительности установок последние иногда выполняют лишь с местным вакуумированием в области свариваемого стыка. Тогда откачиваемый объем сокращается, размеры установки в целом также получаются меньше, чем в том случае, если все изделие помещать в камеру. В некоторых случаях рабочая камера установки может быть откачана лишь до промежуточного вакуума 1330…13300 Па. Диффузионный насос для откачки рабочей камеры становится ненужным.

Область применения электронно-лучевых установок

ЭЛС является наиболее перспективным способом соединения деталей из химически активных и тугоплавких металлов и сплавов, изделий из термически упрочняемых материалов, когда нежелательна, затруднена или невозможна термическая обработка. ЭЛС широко применяют в авиакосмической отрасли, ядерной энергетике, энергетическом машиностроении, производстве электровакуумных приборов, автомобильной промышленности при серийном изготовлении подшипников.

Техника безопасности при работе на установках элс

Источниками опасности при работе на установке для ЭЛС являются работающие механизмы, электрические цепи с напряжением до 1000 В, сосуды давления, свечение сварочной ванны, газоаэрозольный выхлоп, шум и вибрация форвакуумных насосов. Источники повышенной опасности для персонала – тормозное рентгеновское излучение из зоны воздействия электронного пучка на материал.

Защита от всех источников опасности и повышенной опасности предусмотрена в конструкции сварочных установок. Все защитные меры описаны в инструкциях по эксплуатации и ремонту установок с учетом возможных аварийных ситуаций. При этом защита разработана на основании правил безопасной эксплуатации электроустановок и санитарных норм допустимой дозы радиационного облучения и допустимой концентрации в воздухе рабочей зоны масляных аэрозолей.

Надеюсь теперь вы разобрались с электронно-лучевой сваркой, как это устроено, достоинства и недостатки этого процесса. Если у вас остались вопросы, можете их задать тут. Так же рекомендую зайти на наш YouTube канал.

Читайте также: