О компанииПрайсыКак нас найтиОбратная связь



ПОИСК
Статьи
Книги
Видео





654000, г. Новокузнецк, ул. Ярославская, 21, тел. (3843) 52-88-45, 52-87-14, 8-905-904-99-11

up
Главная » Статьи » Сварка

Электроннолучевая сварка

В 50-х годах существующие способы сварки пополни­лись новым процессом - электроннолучевой сваркой (ЭЛС) [Stohr I.A. Fuel Elements Conf. Т. 10-7546, Book 1.- Paris, USA.-1957.-c.215-224. ]. К 1971 году значительно расширилось применение достаточно высоких ускоряющих напряжений, а также для увеличения глу­бины однопроходных швов стали применять ЭЛС горизонталь­ным пучком [Ольшанский H.A. Электроннолучевая сварка металлов больших толщин с использованием пучков низкой энергии // Автоматическая сварка.-1972.- №11.- С.8-10. ].

Для увеличения глубины проплавления однопроходных швов до 50...65 мм преимущественно повышали ускоряющее напряжение до 130 кВ при сварке в нижнем положении [Мамутов Е.Л. Эволюция и перспективы развития элек­троннолучевой сварки деталей большой толщины // Сварочное производство.- 1981.-№11.-С.34-35. ]. Дальнейшее углубление (до 130 мм) обеспечивали за счет по­вышения тока электродного пучка (до 1000 мА). Для толщин от 130 до 200 мм вновь стали увеличиваться ускоряющее напряже­ние (до 180 кВ) при сварке в нижнем положении. Однако, высо­кие ускоряющие напряжения создают опасность радиационного поражения обслуживающего персонала и связано с технически­ми трудностями их реализации. По этой причине представляется логичной задача разработки качественно новых технологических решений.

В ряде случаев, электроннолучевая сварка может ока­заться конкурентоспособной с другими способами сварки тол­стостенных конструкций [Патон Б.Е., Вернадский В.Н., Назаренко O.K. и др. Тенденции развития электроннолучевой сварки // Автоматиче­ская сварка 1976.-№10.- С.1-8. ], Ее преимущества позволяют по­высить скорость сварки толстолистовых изделий в 10... 15 раз, снизить расход конструкционных материалов на 10... 15%, а сва­рочных материалов - на 60...100%, уменьшить потребление электроэнергии на 30...80%, механизировать и автоматизиро­вать процесс сварки на 70...80%. Важным достоинством сварки электронным лучом является также высокая степень защиты зо­ны сварки от атмосферы (глубокий вакуум), малая протяжен­ность ЗТВ, незначительная деформация свариваемых изделий.

Основная, причина, сдерживающая широкое промыш­ленное освоение электроннолучевой сварки сталей большой толщины - серьезные затруднения при получении соединений без дефектов. Физические процессы, сопутствующие сущест­венному перегреву жидкого металла в глубине сварочной ванны, обуславливает нестабильность проплавления по глубине, появ­ление дефектов в корне шва. раковин. В условиях одновремен­ной кристаллизации высокого столба жидкого металла ванны возникают большие сварочные напряжения, способствующие образованию трещин. По мере увеличения толщины сваривае­мого металла эти трудности усугубляются. Даже на хорошо сва­риваемых сталях удалось получить при однопроходной ЭЛС в нижнем положении швы стабильного качества глубиной 60...70 мм, только в 1975 г., хотя этому предшествовало длительное изучение свариваемости материалов и предупреждение дефек­тов.

В целях повышения качества соединения при электрон­нолучевой сварке материалов большой толщины использовались различные пути, как например, предварительный подогрев, ле­гирование металла шва, наплавка свариваемых кромок посред­ством колебания пучка по различным траекториям [Russel J.D. a.o. EBW tbick-walled pressure vessels.- Metal Const; And Brit. Welding journal - 1972.- №11- p. 345-350. ], измене­ние пространственного положения пучка и изделия [Ольшанский H.A. Электроннолучевая сварка металлов больших толщин с использованием пучков низкой энергии // Автоматическая сварка.-1972.- №11.- С.8-10. ] и т.д. Но для полного устранения дефектов при однопроходной сварке толстолистового металла и обеспечения стабильного качества шва потребуются серьезные и длительные исследования на ос­нове применения оригинальных методик и современного мате­матического аппарата.

Поэтому, для соединения металлов большой толщины, по мнению многих специалистов, перспективна многопроходная электроннолучевая сварка с присадкой. Для этой цели, приме­няют глубокую и узкую (до 6 мм) разделку, в которую подается проволока, крошка или металлические шарики. Управляемый пучок электронов формирует сварочную ванну, расплавляет присадочный металл и подогревает кромки. Производительность процесса в 6...8 раз выше по сравнению с существующими спо­собами многослойной сварки под флюсом. Металл шва в малом объеме переплавляемый в вакууме, рафинируется. Многопро­ходная электроннолучевая сварка с присадкой позволяет широко варьировать химический состав шва. Реальной становится воз­можность заливки жидкого металла в разделку с предшествую­щим нагревом кромок до необходимой температуры. Многопро­ходная сварка требует оборудования меньшей мощности. Если для однопроходной сварки деталей большой толщины прогнози­руется создание установок мощностью W = 100 кВт при ускоряюшем напряжении до 200 кВ. то многопооходная сварка уже возможна на оборудовании W=15 кВт и Uyск = 30 кВ. Труд­ности и особенности ЭЛС сдерживают ее использование в про­изводстве сварных конструкций, где этим способом выполняется менее 1 % всех сварочных работ. Совершенствование оборудо­вания продолжается в направлениях разработки автоматических систем слежения за стыком, программного управления процес­сом сварки, предотвращения пробоев и разрядов в пушках. Соз­дание таких систем позволяет снизить требования к механиче­ской обработке изделий под сварку и повысить экономическую эффективность процесса. Серьезную проблему представляет ав­томатическое регулирование глубины проплавления, так как от­сутствуют надежные датчики для контроля этого параметра.

При электроннолучевой сварке с кинжальным проплавлением металла наиболее характерным и трудноустранимым является пикообразование, проявляющееся в периодическом из­менение глубины шва по его длине [Рыкалин H.H., Зуев И.В., Углов A.A. Основы электроннолуевой обработки материалов М.: Машиностроение, 1978.-239 с.]. Пикообразование в корне сварного шва существенно уменьшается при Х-образной развертке электронного пучка в процессе ЭЛС. При этом уменьшение глубины проплавления незначительно по сравне­нию с широко применяемой на практике круговой разверткой пучка [Беленький В.Я. Развертка электронного пучка по х- образной траектории как средство уменьшения дефектов в кор­не шва при электроннолучевой сварке // Автоматическая свар- ка.- 1986.-№9.-С.35-37. ].

Сварка мартенситностареющих конструкционных сталей больших сечений (30...40 мм) является сложной технической задачей. Известные преимущества при решении этой задачи дает ЭЛС, так как обеспечивает малую зону термического влияния и снижает внутренние напряжения [Николаев Г.А., Ольшанский Н.А. Специальные методы сварки.- М.: Машиностроение, 1975.- 382 с. ]. Однако ЭЛС указанных сталей требует весьма тщательных и стабильных подготови­тельных операций, обеспечения качественного состояния свари­ваемых кромок, жесткого поддержания параметров процесса [Живага Л И., Ковбасенко С.И., Лесков Г.И. и др. Гео­метрия и основные дефекты швов, выполненных однопроходной электроннолучевой сваркой сталей толщиной 20...50 мм // Ав­томатическая сварка.-1973 - №3.- С.55-58.]. Результаты исследований ЭЛС низкоуглеродистой (СтЗ), нержавеющей (Х18Н9Т) и низколегированных (18Х4ВА и 15Х1М1Ф) сталей толщиной 20...50 мм приведены в работе [Живага Л И., Ковбасенко С.И., Лесков Г.И. и др. Гео­метрия и основные дефекты швов, выполненных однопроходной электроннолучевой сваркой сталей толщиной 20...50 мм // Ав­томатическая сварка.-1973 - №3.- С.55-58.]. Сварку производили со скоростью 10...48 м/ч. Было обна­ружено, что при сварке некоторых сталей швами с кинжальной формой проплавления в их сечении образуются различные виды пустот. В то же время часть металла усиления могла бы запол­нить эти пустоты. Возникает предположение, что для такого за­полнения при сварке узкими и глубокими швами нет необходи­мых условий. Это, вероятно, объясняется малой погонной энер­гией (q/Vce в 4...6 раз меньше, чем при дуговой сварке). По­скольку скорость охлаждения металла обратно пропорциональ­на (q/vC6)7 то в исследуемых условиях ориентировочно она в 16...36 раз больше, чем при дуговой сварке. По-видимому, при высокой скорости охлаждения сварочной ванны кристаллизация металла протекает без заметных перемещений жидкой ванны, т.е. без подпитки области кристаллизации жидким металлом, вытесненным из зоны проплавления. Таким образом, кристалли­зация металла швов с кинжальной формой проплавления проис­ходит без заметного его перемещения, т,е. в том пространствен­ном положении, которое он занимал в жидком состоянии. Такие условия кристаллизации способствуют возникновению трещин и других дефектов. Для получения качественного сварного со­единения ЭЛС низколегированных сталей 18ХНВА и 15Х1М1Ф толщиной 20...50 мм предлагается применять предварительный подогрев до 200...250°С. Для уменьшения усиления шва пред­лагается клиновидная разделка. Однако, предлагаемые меры существенно снижают эффективность процесса ЭЛС и не ис­ключают появления дефектных швов. При электроннолучевой сварке металлов в швах возникают дефекты, как уже известные в практике дуговой сварки, так и специфические [Патон Б.Е., Лесков Г.И., Живага Л.И. Специфика обра­зования шва при электроннолучевой сварке // Автоматическая сварка 1976.-№3-С. 1-5. ]. К по­следним относятся: холодные затворы (корневые дефекты), па­ровые мешки и широкие горячие трещины. Они обусловлены высокой концентрацией мощности источника нагрева (пучка), интенсивным испарением металла, узкой и глубокой сварочной ванной. Для борьбы с этими дефектами авторы предлагают применять рациональное конструирование соединений, под­кладки, программирование процессов замыкания кольцевых швов, выбор определенной скорости сварки.

Степень изученности и применяемости известных тех­нологических приемов электроннолучевой сварки рассмотрены в работе [Кайдалов А.А., Назаренко O.K. Основные технологи­ческие приемы сварки электронным пучком (Обзор) // Автома­тическая сварка 1986.- №4.- С.51-58. ]. Эти приемы разделяют на три группы. К первой группе относятся наиболее изученные и апробированные прие­мы: полное проплавление основного металла, развертка и на­клон пучка, модуляция тока пучка, подача присадочного мате­риала, применение подкладок, сварка смещенным и расщеплен­ным пучком, выполнение прихваток, предварительных и косме­тических" проходов, сварка секциями. Вторая группа включает в себя приемы достаточно изученные и обоснованные, но не по­лучившие широкого практического применения: "тандемная" сварка, сварка в узкий зазор и "пробочными" швами. К третьей группе относятся приемы, целесообразность и возможность реа­лизации которых либо не обоснованы, в том числе эксперимен­тально, либо обоснованы недостаточно: оплавление корневой части шва "проникающим" пучком электронов, осцилляция уровня фокусировки пучка, применение флюсов, сварка с ис­пользованием широкой вставки и с дополнительным теплоотводом, двухсторонняя сварка. Авторы считают, что большое коли­чество рассмотренных технологических приемов свидетельству­ет, в первую очередь, о наличии серьезных проблем получения качественных соединений и попытка их решений. К этому сле­дует добавить, что способ требует применения специальной ап­паратуры, точности и чистоты подготовки кромок под сварку, что также существенно ограничивает его применение.



Категория: Сварка | Добавил: Виктор (21.06.2013)
Просмотров: 1287 | Теги: сварка | Рейтинг: 0.0/0

Кирея © 2011. Разработка сайтов в Новокузнецке. 8-913-40-30-50-1, 8-904-572-40-43, www.kireya.ru

Сварочные материалы: сварочные электроды, сварочные прутки, сварочные флюсы, маски сварочные. Гвозди строительные.
Сварочные материалы: сварочные электроды, сварочные прутки, сварочные флюсы, маски сварочные. Гвозди строительные.
Качество продукции гарантировано ведущими российскими производителями: ОАО «ЛЭЗ», ОАО «ММК-МЕТИЗ», ЗАО «Электродсервис»,
ОАО «Спецэлектрод», ЗАО «ЭСАБ-СВЕЛ», ОАО
«СЭЗ», ОАО «ЗСМК» UTP, Castolin, Sabaros, ESAB, Lincoln Electric, Capilla, Askaynak ...

Используются технологии uCoz654000, г. Новокузнецк, ул. Ярославская, 21, тел. (3843) 52-88-45, 52-87-14, 8-905-904-99-11

Яндекс.Метрика
города Новокузнецк, Кемерово Бесплатные объявления Казахстана - Freeads.kz