Электронно-лучевая сварка деталей гироскопа
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
±очее расстояние (расстояние от центра фокусирующей системы до поверхности свариваемой детали) 1, скорость перемещения электронного луча и.
Мощность электронного луча (в Вт) q=IU. При заданном рабочем расстоянии 1, токе фокусировки 1ф и мощности сварки можно определить диаметр электронного луча d и, следовательно, удельную мощность qi (Вт/см2), которая является одним из определяющих параметров процесса:
q2 = IU/(7id2/4).
Погонная энергия (в Дж/см)
Q = 0.24IU/U
не является определяющим параметром, так как при электронно-лучевой обработке в зависимости от величины удельной мощности q2 при одинаковой погонной энергии можно получить различную конфигурацию зоны обработки. При воздействии в импульсном режиме средняя мощность (Вт)
q = IUfT,
где I-величина тока в импульсе, A; f-частота следования импульсов, Гц; т -длительность импульса, с.
Скорость обработки в импульсном режиме (см/с)
) = В(1-К)/(Т + Тп),
где Тп - время паузы между импульсами, с; к -коэффициент перекрытия точек (обычно к = 0.5...0.9); В -диаметр зоны обработки (точки).
Шаг точек (см)
S = и(т + Тп),
скорость обработки
U - S/(T + Тп).
Параметром, характеризующим соотношение длительности импульса и времени паузы в импульсном режиме, является скважность цикла
G = т /(т + тп).
Наиболее существенным и одновременно наиболее трудноопределяемым параметром электронного луча является его диаметр.
При заданных плотностях тока эмиссии с катода, температуре катода и сферической аберрации линзовой сиcтемы пучок электронов с максимальным током может быть сфокусирован в пятно минимального диаметра (см):
d = So(I/U)3/8 ,
где
= [(42/3к/тге)*с2/3 fo273 *(T/j)]3/8 .
С учетом выражения диаметра пятна удельная мощность:
q2 = (l/rc)(2/So)2I1/4U7/4 ,
здесь So - постоянная электронно-оптической системы;
е = 1.6*10"19
Кл- элементарный заряд электрона; к-постоянная Больцмана;
Т - температура катода,
К; fo - фокусное расстояние; с - безразмерная постоянная сферической аберрации линзы или системы линз; j - ток эмиссии с катода, А/м2.
.2.4.1 Техника электронно-лучевой сварки
При сварке электронным лучом проплавление имеет форму конуса (рисунок 1.11). Плавление металла происходит на передней стенке кратера, а расплавляемый металл перемещается по боковым стенкам к задней стенке, где он и кристаллизуется.
Проплавление при электронно-лучевой сварке обусловлено в основном давлением потока электронов, характером выделения теплоты в объеме твердого металла и реактивным давлением испаряющегося металла, вторичных и тепловых электронов и излучением.
Рис.1.11 Схема переноса жидкого металла при электронно-лучевой сварке; 1 - электронный луч; 2 - передняя стенка кратера; 3 - зона кристаллизации; 4 - путь движения жидкого металла.
Возможна сварка непрерывным электронным лучом. Однако при сварке легкоиспаряющихся металлов (алюминия, магния и др.) эффективность электронного потока и количество выделяющейся в изделии теплоты уменьшаются вследствие потери энергии на ионизацию паров металлов. В этом случае целесообразно сварку вести импульсным электронным лучом с большой плотностью энергии и частотой импульсов 100 ... 500 Гц. В результате повышается глубина проплавления. При правильной установке соотношения времени паузы и импульса можно сваривать очень тонкие листы. Благодаря теплоотводу во время пауз уменьшается протяженность зоны термического влияния. Однако при этом возможно образование подрезов, которые могут быть устранены сваркой колеблющимся или расфокусированным лучом.
Основные параметры режима электронно-лучевой сварки приведены нами в таблице 1:
1)сила тока в луче;
2)ускоряющее напряжение;
)скорость перемещения луча по поверхности изделия;
)продолжительность импульсов и пауз;
)точность фокусировки луча;
)степень вакуумизации.
Таблица 1
Режимы электронно-лучевой сварки
МеталлТолщина, ммРежим сваркиШирина шва, ммускоряющее напряжение, кВсила тока луча, мАскорость сварки, м/чВольфрам0,518...2040...50601,01,020...2275...80501,5Тантал1,020...2250501,5Сталь типа 18-81,518...2050...6060...702,020,020...22270507,035,020...2250020-Молибден + вольфрам0,5 + 0,518...2045...5035...501,0
Для перемещения луча по поверхности изделия используют перемещение изделия или самого луча с помощью отклоняющей системы. Отклоняющая система позволяет осуществлять колебания луча вдоль и поперек шва или по более сложной траектории. Низковольтные установки используют при сварке металла толщиной свыше 0,5 мм для получения швов с отношением глубины к ширине до 8:1. Высоковольтные установки применяют при сварке более толстого металла с отношением глубины к ширине шва до 25:1.
Основные типы сварных соединений, рекомендуемые для электронно-лучевой сварки, приведены на рисунке 1.12. Перед сваркой требуется точная сборка деталей (при толщине металла до 5 мм зазор не более 0,07 мм, при толщине до 20 мм зазор до 0,1 мм) и точное направление луча по оси стыка (отклонение не больше 0,2 ... 0,3 мм).
При увеличенных зазорах (для предупреждения подрезов) требуется дополнительный металл в виде технологических буртиков или присадочной проволоки. В последнем случае появляется возможность металлургического воздействия на металл шва. Изменяя зазор и количество дополнительного металла, можно довести долю присадочного металла в шве до 50%.
Рисунок 1.12. Типы сварных сое