Электронно-лучевая сварка (ЭЛС)

Кроме электродуговых способов сварки в производстве ЛА нашли применение лучевые способы сварки, прежде всего электронно-лучевая сварка.

При электронно-лучевой сваркенагрев материала до расплавления осуществляется бомбардировкой его пучком электронов, летящих с большой скоростью в вакууме.

В установках ЭЛС свободные электроны концентрируются в пучок и разгоняются до больших скоростей с целью увеличения их кинетической энергии, которая затем переходит в тепловую энергию при резком торможении в материале. Существуют различные схемы устройств для получения свободных электронов - электронных пушек. Свободные электроны получают, применяя термоэлектронные катоды (например, из гексаборида лантана LаВ₆), обладающие высокими эмиссионными свойствами.

На рис.2.10 представлена схема электронно-лучевой сварки. Ускорение и концентрация электронов осуществляется электрическими и магнитными полями с помощью электромагнитной линзы. Электронно-лучевая установка состоит из следующих основных устройств: электронная пушка; высоковольтный источник тока, обеспечивающий получение ускоряющего напряжения до 200 кВ и более; вакуумная камера, где размещаются свариваемые детали; вакуумные насосы, создающие разряжение порядка 6∙10^-3 Па; контрольно-распределительная вакуумная аппаратура. В настоящее время наблюдается тенденция в развитии оборудования для электронно-лучевой сварки крупногабаритных изделий. Это проявляется в создании больших вакуумных камер, герметизации и создании вакуума на отдельных участках свариваемых изделий.

Основными параметрами ЭЛС являются: ускоряющее напряжение, ток электронного луча, скорость сварки, размеры фокального пятна, частота и амплитуда поперечных колебаний луча.

Важными достоинствами электронно-лучевой сварки являются высокое качество соединений, узкая зона термического влияния и небольшие сварочные деформации, возможность получения швов с глубоким проплавлением, так называемых "кинжальных" (узких и глубоких); возможность сваривать за один рабочий ход детали толщиной до 200 мм. Следует отметить, что затраты энергии при ЭЛС составляют 15...20 % от затрат энергии при сварке под флюсом.

ЭЛС применяется в машиностроении в производстве конструкций из нержавеющих и высокопрочных сталей, сплавов на основе алюминия и титана, а также для соединения некоторых видов керамик с металлами, для сварки тугоплавких металлов и др.