Електронно-променеве зварювання

ЕЛЕКТРО́Н­НО-ПРОМЕНЕ́ВЕ ЗВА́РЮВА­Н­НЯ — зварювання, під час якого краї зʼ­єд­нуваних частин роз­плавляють пучком при­скорених електронів. Його виконують у вакуумі (від 10 мПа до 1 Па) в камерах обʼємом до 1 тис. м³, рідше — у середовищі інерт. газів при атмо­сфер. тиску. При потраплян­ні на поверх­ню зварюваних виробів електрони гальмуються, а їхня кінет. енергія пере­творюється в теплову, внаслідок чого виникає зварювал. ванна. У міру пере­міще­н­ня виробу або джерела зварювал. на­гріва­н­ня від­буваються затверді­н­ня роз­плавленого металу й утворе­н­ня шва. Джерелом пучка електронів є електрон­но-променеві гармати потуж. 0,1–100 кВт, енергією 10–200 кеВ. У них з катода здійснюється емісія електронів, при­скорених дією електрода–анода. Частина електродів водночас створює необхід. роз­поділ електр. поля. Для формува­н­ня інтенсив. потоків здебільшого використовують електрон. пучок зі збіж. потоком, щільність струму якого у мін. пере­тині (кросовері) в кілька разів вища від щільності струму емісії катода. За­стосовують також електрон­ні гармати, в яких формують асимілюючі, стрічк., трубчасті й ін. пучки. Установка для Е.-п. з. складається з 2-х осн. комплексів — енергет. й електромеханічного. Енергет. при­значений для формува­н­ня пучка електронів із за­даними параметрами, керува­н­ня його потужністю і положе­н­ням щодо стику, що зварюється, електромех. — для герметизації й вакуумува­н­ня робочого обʼєму, викона­н­ня всіх зварювал., установоч. і транс­порт. пере­міщень виробу, що зварюється, і електрон­но-променевої гармати. За ступенем захисту зварювал. ванни від впливу довкі­л­ля установки поділяються на 3 класи: для зварюва­н­ня у високому вакуумі; для зварюва­н­ня в проміж. низькому вакуумі; для зварюва­н­ня поза вакуумом. Осн. пере­ваги Е.-п. з.: значна швидкість зварюва­н­ня, від­сутність присад. металу та окислюва­н­ня при зварюван­ні, велика потужність, малі деформації, високе спів­від­ноше­н­ня глибина–ширина звар. шва, скороче­н­ня необхід. на­ступ. оброблень; осн. недоліки: необхід. захист від рентґенів. ви­промінюва­н­ня, подібне зварюва­н­ня за­стосовують виключно до роз­магнічених деталей. Швидкість Е.-п. з. становить від 10 (для металів завтовшки понад 100 мм) до 1500 (1 мм) м/год. Таким способом зʼ­єд­нують тугоплавкі метали (вольфрам, тантал та ін.), алюміній, мідь та їхні сплави, спец. сталі та різнорідні метали, сплави титану.

Дослідж. Е.-п. з. роз­почато в 1950-х рр. у Франції, ФРН, США, СРСР (у Моск. енергет. ін­ституті — М. Ольшанським), уперше за­стосовано 1957 у Франції для виготовле­н­ня палив. елементів ядер. реакторів. В Україні осн. роботи зі створе­н­ня устаткува­н­ня і технологій Е.-п. з. виконано в Електрозварюва­н­ня ін­ституті НАНУ (Київ), ВАТ «СЕЛМІ» (Суми), ТОВ «Геконт» (Він­ниця), «Київському політехнічному ін­ституті» Національному технічному університеті України, Східно-Українському національному університеті ім. В. Даля (Луганськ). Спів­робітники Ін­ституту електрозварюва­н­ня НАНУ здійснили дослідж. з фізики одержа­н­ня гостросфокусов. електрон. променів для преци- зій. зварюва­н­ня й обробле­н­ня (Г. Кри­штаб), потуж. променів для глибокого проплавле­н­ня металу (О. Назаренко, В. Локшин, 1965–70), ви­вчили особливості роботи високовольт. джерел живле­н­ня, систем стабілізації режиму зварюва­н­ня й керува­н­ня променем (Ю. Ланкін, В. Шелягін, 1964–70), механізм глибокого проплавле­н­ня металу, гідродинам. явища у зварювал. ванні, природу різного типу дефектів, особливості терміч. циклу металу звар. шва й навколошов. зони (А. Бондарев, Б. Касаткін, Г. Лєсков, О. Назаренко, 1970–77).

З часом Е.-п. з. почали за­стосовувати для виготовле­н­ня унікал. кон­струкцій від­повід­ал. при­значе­н­ня, зокрема під керівництвом Б. Патона роз­роблено та впроваджено у виробництво трубчаті кон­струкції з титан. і молібден. сплавів для АЕС (О. Назаренко), поршні потуж. двигунів, паливні баки та ін. кон­струкції ракет-носіїв з високоміц. алюмінієвих сплавів (А. Бондарев, О. Назаренко), триметал. стрічки для кіне­скопів кольор. телевізорів, корпусні та роторні вузли авіац. газотурбін. двигунів тощо. У Ін­ституті електрозварюва­н­ня НАНУ створ. універсал. установки для Е.-п. з. з автомат. керува­н­ням режимами зварюва­н­ня, роботою устаткува­н­ня та пере­міще­н­ня гармати й виробу, з викори­ста­н­ням персон. компʼютера і про­грамуючих контролерів. У більшості з них можливе по­єд­на­н­ня таких операцій як зварюва­н­ня, зонал. термічне обробле­н­ня, очище­н­ня і модифікація поверх­ні. Е.-п. з. використовують у радіо­електроніці та приладобудуван­ні (деталі телевізорів, мед. інструменти, вузли приладів), авіакосміч. техніці та суднобудуван­ні (корпусні панелі, стрінгерні оболонк. кон­струкції, обичайки), енергетиці і металургії (ротори, теплооб­мін­ні апарати, лопатки турбін, деталі редукторів і прокат. валків, кри­сталізатори). Цей вид зварюва­н­ня ви­знано пер­спектив. для виготовле­н­ня великогабарит. косміч. кон­струкцій. Екс­перименти з Е.-п. з. проводили в умовах, що імітують космічні (В. Лапчинський), та 1969 вперше в світі за допомогою установки «Вулкан» на косміч. кораблі «Союз-6».

Літ.: Назаренко О. К. Электрон­но-лучевая сварка. К., 1965; Патон Б. Е., Кубасов В. Н. Эксперимент по сварке в космосе // АC. 1970. № 5; Бондарев А. А., Третяк Н. Г. Свойства соединений листов и плит алюминиевого сплава 1201, сварен­ных электрон­ным лучом // Там само. 1980. № 7; Патон Б. Е., Назаренко О. К., Бондарев А. А. Электрон­но-лучевая сварка и последующая термомеханическая обработка обечаек большого диаметра из сплава 1201 // Там само. 1983. № 9; Назаренко О. К. Современ­ное со­стояние электрон­но-лучевой сварки // Сварка и специальная электрометал­лургия. К., 1984; Бондарев А. А., Некрасов А. И., Морейнис М. И. Электрон­но-лучевая сварка обечаек в локальном вакууме // Там само. 1984. № 2; Патон Б. Е., Назаренко О. К., Кайдалов А. А., Ковбасенко С. Н. и др. Электрон­но-лучевая сварка. К., 1987; Кайдалов А. А. Электрон­но-лучевая сварка и смежные технологии. К., 2004.

О. К. Назаренко

Завантажити статтю