Фізичні і технологічні основи електронно-променевого зварювання

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Факультет електроніки та інформаційних технологій

Кафедра прикладної фізики

Курсова робота

з дисципліни: «Електронно-зондові прилади»

ФІЗИЧНІ І ТЕХНОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ЕЛЕКТРОННО-ПРОМЕНЕВОГО ЗВАРЮВАННЯ

Виконав:

студент групи ЕП-01 О.О. Демиденко

Перевірив:

д.ф.-м.н., проф. А.М. Чорноус

Суми 2014



Зміст

зварювальний променевий електронний вакуумний

Вступ

Розділ 1. Фізичні основи електронно-променевого зварювання

1.1 Особливості зварювального нагріву металів електронним бомбардуванням

1.2 Параметри електронно-променевого зварювання

Розділ 2. Технологічні основи електронно-променевого зварювання

2.1 Загальна будова установки електронно-променевого зварювання

2.1.1 Електронно-променева гармата

2.1.2 Вакуумна система

2.1.3 Вакуумна камера

2.1.4 Система керування та нагляду за процесом зварювання

2.2 Електронно-променевий зварювальний комплекс SEO TECH STATION

Висновки

Список використаних джерел



Вступ

Актуальність даної теми випливає з того, що електронно-променеве зварювання застосовується в багатьох галузях промисловості та науки. Технологія зварювання безперервно розвивається. На даний момент електронно-променеве зварювання є одним з найбільш ефективних та перспективних технологій.

Нагрів матеріалів електронним бомбардуванням застосовується для переплавки тугоплавких матеріалів і деяких кольорових металів у вакуумі з ціллю їх очищення, для зварювання, пайки, наплавки, напилення і термічної обробки. Електронно-променеве зварювання засноване на використанні енергії, яка вивільнюється при гальмуванні потоку прискорених електронів в зварюваних матеріалах. Процес перетворення кінетичної енергії в теплову при цьому характеризується високим коефіцієнтом корисної дії.

Можливість концентрації великої потужності в електронному промені і керування нею в широких межах разом з високим вакуумом в робочому об'ємі забезпечили електронно-променевому зварюванні деякі переваги перед іншими методами зварювання плавлення [1].

Теоретичне значення теми курсової роботи полягає у дослідженні фізичних процесів, що відбуваються під час електронно-променевого зварювання, а саме теплофізичних процесів в зоні обробки матеріалів електронним пучком.

Практичне значення теми курсової роботи полягає у з'ясуванні та вирішенні проблем з якими зіштовхуються при електронно-променевому зварюванні, дослідженні установки в загальному випадку та на конкретному прикладі.

Мета даної курсової роботи полягала у дослідженні процесу електронно-променевого зварювання, а саме його фізичних основ та технологічних особливостей.



Розділ 1. Фізичні основи електронно-променевого зварювання

1.1 Особливості зварювального нагріву металів електронним бомбардуванням

Однією з характерних особливостей нагріву електронним бомбардуванням є внутрішнє вивільнення енергії електронів в матеріалів при їх гальмуванні. Електронно-променеве зварювання засноване на використанні енергії, що виділяється при гальмуванні потоку прискорених електронів в зварюваних матеріалах. Перетворення кінетичної енергії в теплову характеризується високим коефіцієнтом корисної дії [2].

При невеликих значеннях питомої потужності в електронному промені на рідкий метал зварювальної ванни не діють значні зовнішні сили, в зв'язку з чим зварювальний шов формується без пропалів навіть при зварюванні металу товщиною 0,1-0,2 мм. Тиск потоку електронів на зварювальну ванну невеликий. Імпульс, який передається одиниці площі пучком заряджених частинок з густиною струму j, зарядом е, масою m і швидкістю дорівнює:

(1.1)

Для електрона цей вираз має вигляд:

дин/см2 = н/м2 (1.2)

де pi - тиск потоку електронів, j - густина струм, Uпр- прискорююча напруга.

Із формули 1.2 ясно, що тиск електронів на зварювальний матеріал пропорційний густині струму в пучку і квадратному кореню з прискорюючої напруги [3].

На рідкий метал зварювальної ванни також діє теплове та рентгенівське випромінювання, тиск віддачі вторинних і теплових електронів. Величина більшості від указаних тисків залежить від теплофізичних характеристик зварювального матеріалу і температури його поверхні в місці бомбардування потоком електронів.

Тиск, обумовлений прискоренням вільного падіння розплавленого металу, суттєво впливає на формування зварного шва і утворення дефектів. Особливо сильно вплив цього тиску проявляється при зварюванні металів товщиною понад 20 мм. Тому застосовують метод способи зварювання способи зварювання, при яких прискорення вільного падіння використовується як компонент процесу формування швів.

Розподіл густини електронів в перерізі пучка нерівномірний і відрізняється для різних умов фокусування електронного пучка на виріб і різні електронно-оптичні системи.

Деяке збільшення густини електронів по осі пучка сприяє місцевому перегріву металу в зварювальній ванні і підвищення тиску віддачі при поверхневому випаровуванні металу в вакуумі. Останнє приводить до утворення невеликого кратера в зварювальній ванні, а відповідно і до переносу металу із зони плавлення в зону кристалізації, що виражається в наявності ізотерм кристалізації на поверхні зварного шва (рис. 1.1). При підвищенні швидкості зварювання збільшується швидкість переносу металу і тому, в деяких випадках, надмірне огрублення поверхні зварного шва є перешкодою до подальшого підвищення швидкості зварювання.

Збільшення питомої потужності в плямі нагріву приводить до значного підвищення температури поверхні рідкого металу в місці дії пучка і розвитку великого тиску віддачі в результаті збільшення швидкості випаровування металу у вакуумі [1].



Рис. 1.1. Схема переносу рідкого металу при електронно-променевому зварюванні [4]: 1 - електронний пучок; 2 - передня стінка кратера; 3 - зона кристалізації; 4 - задня стінка кратера

Процес зварювання може відбуватися тільки при переміщенні променя або виробу. Елементарне зміщення джерела нагріву чи виробу в процесі зварювання приводить до порушення рівноваги всіх сил, які діють на зварювальну ванну у вигляді зростаючого перегріву металу на поверхні кратера в зоні плавлення. Збільшення швидкості випаровування металу приводить до підвищення тиску віддачі і, відповідно, до переносу чергової порції рідкого металу із зони плавлення в зону кристалізації і відновлення рівноваги після переміщення фронту плавлення на величину елементарного переміщення.

Таким чином, переміщення джерела нагріву чи виробу в процесі зварювання приводить до періодичного переносу металу із зони плавлення в зону кристалізації при безперервній дії потоку електронів на зварюваний метал. Нерівномірний розподіл густини електронів по перерізу пучка сприяє цьому явищу. Перенос металу відбувається зі збереженням конфігурації кратера в зварювальній ванні [4].

Якщо електронно-променеве зварювання металів товщиною до 2-3 мм може бути виконане як при виключно поверхневій взаємодії потоку електронів, так і при його проникненні потоку електронів в зварюваний виріб при утворенні кратера, то зварювання металів великих товщин можливе тільки при проникненні потоку електронів в зварюваний матеріал на всю глибину проплавлення і відрізняється цілим рядом специфічних особливостей [5].

Поверхневий натяг і гідростатичний тиск рідкого металу зварювальної ванни перешкоджають проникненню потоку електронів в зварювальний метал і визначають разом з величиною підведеної потужності і теплофізичними характеристиками зварюваного металу кінцеву глибину проплавлення [1].

1.2 Параметри електронно-променевого зварювання

Основні параметри режиму електронно-променевого зварювання:

сила струму в промені;

прискорююча напруга;

швидкість переміщення променя по поверхні виробу;

тривалість імпульсів і пауз;

точність фокусування променя;

ступінь вакууму [4].

Параметрами електронного зварювання, які вимірюються в процесі обробки є сила струму пучка I, прискорюючa напруга U, сила струму фокусуючої системи Iф, робоча відстань (від центру фокусуючої системи до поверхні зварюваної деталі) , швидкість переміщення електронного пучка . При заданій робочій відстані, силі струму фокусування і потужності зварювання можна визначити діаметр електронного пучка і, відповідно, питому потужність, котра є одним із визначуваних параметрів процесу.

Відношення тривалості імпульсу і часу паузи імпульсному режимі характеризується скважністю циклу:

(1.3)

де G - скважність циклу, - час циклу.

Найбільш суттєвим і найбільш важковизначуваним параметром електронного пучка є його діаметр. При заданих густинах струму емісії катода, температурі катоду і сферичній аберації лінзової системи пучок електронів з максимальною силою струму може бути сфокусованим в пляму мінімального діаметру:

(1.4)

де d - діаметр пучка, - стала, I - струм, U - напруга.

На рис. 1.2 представлені залежності діаметра пучка від питомої потужності і прискорюючої напруги для зварювання розраховані по формулі 1.4.

Рис. 1.2. Залежності діаметра пучка від питомої потужності і прискорюючої напруги для зварювання [3]: 1 - 500 Вт; 2 - 1000 Вт; 3 - =2000 Вт; 4 - 5000 Вт; 5 - 10000 Вт

Існує багато різних методів експериментального визначення діаметру електронного пучка. Найбільш простим є метод обертаючого зонду. Суть цього методу полягає в тому що тонкий тонкий диск, обертаючись, перетинає електронний пучок перпендикулярно до його осі, забирає частину струму. По кривій зондового струму можна судити про діаметр пучка [3].

В процесі електронно-променевого зварювання велике значення має ступінь вакууму. Зазвичай зварювання ведеться у високому або середньому вакуумі. Ступінь вакууму залежить від роду задач, які вирішує установка. Кожна зварювальна установка оснащена вакуумметрами.

Можливе також зварювання електронним пучком в атмосфері, при цьому електронний промінь покидає область вакууму безпосередньо перед зварюваними деталями [6].



Розділ 2. Технологічні основи електронно-променевого зварювання

2.1 Загальна будова установки електронно-променевого зварювання

Типова електронно-променева зварювальна установка, схема якої приведена, на рис. 2.1. включає наступні елементи: електронно-променеву зварювальну гармату з системою живлення і управління, яка формує пучок електронів, прискорених в залежності від типу установки до енергії 20-30 кеВ (низьковольтні гармати), 30-100 кеВ (гармати з середньою прискорювальною напругою), понад 100 кеВ (високовольтні гармати); вакуумну камеру з системою нагляду за процесом зварювання, люками завантаження і розвантаження виробів і механізмами переміщення чи обертання виробів; вакуумну систему, яка підтримує при зварювання в об'ємі робочої камери необхідний вакуум, з приладами його контролю [1].

Рис. 2.1. Принципова схема установки для електронно-променевого зварювання [7]: 1 - електронна гармата; 2 - вакуумна камера; 3 - високовольтне джерело живлення; 4 - виріб, що зварюється; 5 - маніпулятор; 6 - вакуумна система; 7 - оглядове вікно

Потік електронів, які емітуються катодом, попередньо формується електростатичним полем в області катод-анод причому швидкість електронів є функцією різниці потенціалів між анодом та катодом. Величина струму променя регулюється шляхом подачі від'ємної напруги на керуючий (прикатодний) електрод або шляхом зміни температури катоду. В просторі після аноду рух електронів відбувається зі швидкістю, яка відповідає прикладеній різниці потенціалів, і автономно по відношення до зварюваного матеріалу [7].

2.1.1 Електронно-променева гармата

Зварювальна електронна гармата - досить складний і досконалий електронний прилад. У процесі створення зварювальних гармат було вирішено низку принципових питань, які не виникали до початку застосування пучків прискорених електронів в цілях зварювання та плавки металів .

В залежності від призначення електронно-променева гармата з відповідними системами живлення і управління повинна забезпечувати локальність нагріву або велику потужність електронного пучка при достатньо високих значеннях питомої потужності в точці нагріву.

Електронно-променеві зварювальні гармати можуть бути стаціонарними або переміщатися всередині вакуумної камери. Установки для зварювання деталей малих і середніх габаритів зазвичай оснащуються універсальними багатопозиційними механізмами для переміщення або обертання деталей [8].

Найбільш широко в зварювальних гарматах застосовується комбіноване (електростатична і електромагнітна) фокусування (рис. 2.2). У гарматах з таким фокусуванням пучка прожектор, що складається з катода, прикатодного електрода і прискорюючого електрода - анода, формує пучок електронів. Мінімальний перетин пучка - кросовер проектується (звичайним зменшенням) на виріб, що зварюється за допомогою електромагнітної фокусуючої системи.

Фокусування пучка зазвичай здійснюється однією або двома магнітними лінзами. У гарматах з одною лінзою для зменшення діаметра пучка на виробі необхідно зменшувати співвідношення М, обумовлене відношенням відстані лінза-виріб до відстані кросовер-лінза. З цією метою лінзу розташовують далеко від анода і близько до виробу. При цьому збільшується кут збіжності пучка на виході з лінзи, параметри пучка на виробі виявляються більш чутливими до струму магнітної лінзи і коефіцієнта пульсацій прискорюючої напруги. У гарматах з двохлінзовим фокусуванням перша лінза розташовується близько до анода, завдяки чому зменшується перетин пучка в прикінцевій лінзі і кут збіжності пучка на виробі.

Рис. 2.2. Електронно-променева гармата з комбінованим фокусуванням [9]: 1 - катод; 2 - прикатодний електрод; 3 - анод; 4 - кросовер; 5 - магнітна лінза 6 - система відхилення пучка; 7 - мішень; 8 - фокусна пляма

Катодний вузол гармати, що включає власне катод і прикатодний електрод, в раніше розроблених гарматах може нахилятися і поступально переміщатися щодо осі отвору в аноді, завдяки чому здійснюється суміщення електричних осей елементів гармати (юстування гармати).

До катода зварювальної гармати ставляться надзвичайно жорсткі вимоги, обумовлені несприятливими умовами його роботи. Процес електронно-променевого зварювання супроводжується значними випарами металу із зварювальної ванни. Випаровування останніх приводить до виникнення на катоді заглиблень і до порушення початкової поверхні катода, через що змінюються оптимальні умови фокусування електронного променя. Якщо робоча температура катода нижче температури плавлення металу що зварюється, то емісія катода спадатиме в часі. Недостатньо високий вакуум в процесі зварювання веде до інтенсивного руйнування поверхні катода іонним бомбардуванням. Крім того, катод піддається багатократному впливу атмосферного повітря.

В більшості зварювальних гармат застосовують термокатоди. Для отримання великих густин струму вибирають метали з невеликою роботою виходу, які допускають нагрів до високих температур при порівняно малій швидкості випаровування металу. Найбільш широко поширені метали, що відповідають цим вимогам - вольфрам і тантал. Також досить часто використовуються гексаборид лантанові катоди [9].

2.1.2 Вакуумна система

Вакуумні системи в установках електронно-променевого зварювання служать для створення і підтримки в робочому об'ємі і в області прискорення електронів в гарматі необхідного ступеню вакууму. Вакуумні системи складаються із засобів відкачки, комутуючих елементів, вакуумпроводів та засобів вимірювання тиску.

В якості засобів відкачки виступають механічні, пароструменеві та сорбційні насоси. До механічних відносять насоси з масляним ущільненням та турбомолекулярні. Насоси з масляним ущільненням є невід'ємною частиною установок для електронно-променевого зварювання і служать для створення попереднього вакууму. Двохступеневі насоси використовують коли процес зварюванням супроводжується значним газовиділенням через достатньо високу швидкість відкачки. Турбомолекулярні насоси призначені для роботи в області високого і надвисокого вакууму. Вони застосовуються досить рідко, наприклад для імітації умов космічного середовища. Широкого розповсюдження набули бустерні, а також високовакуумні паромасляні насоси. Масляні насоси мають суттєвий недолік: пари робочого масла можуть потрапити до робочого об'єму [9].

До комутуючих елементів відносять крани, затвори, клапани, вентилі, тощо. У вакуумних системах установок переважно застосовуються металева вакуумна арматура з ущільнювачами із вакуумної резини, фторопласта, вітону, міді та ін.. Металева арматура з металевим ущільненням застосовується досить обмежено, зазвичай для дослідницьких цілей [10].

В деяких випадках в системах відкачки для зниження залишкового тиску і попередження потрапляння парів робочих рідин насосів і продуктів їх розпаду у відкачуваний об'єм застосовуються конденсаційні та сорбційні уловлювачі.

Невід'ємною частиною кожної установки для електронно-променевого зварювання є контрольно-вимірювальні прилади для вимірювання тиску газу нижче атмосферного. Їх можна розділити на дві групи: одна заснована на абсолютних, а друга - на відносних методах вимірювання. До першої групи відносяться поршневі, деформаційні, рідинні, і компресійні манометри. Вони не отримали широкого розповсюдження в конструкціях установок для електронно-променевого зварювання. Принцип роботи другої групи заснований на залежності деяких фізичних процесів, що протікають в вакуумі. До них відносяться широко застосовувані термоелектричні, іонізаційні і магнітні електророзрядні вакуумметри [9].

2.1.3 Вакуумна камера

Зварювальна камера є одним з найбільш важливих вузлів електромеханічного комплексу установки (рис. 2.3). Корпус камери має для завантаження і вивантаження зварювальних виробів, закріплення гармати, ілюмінаторів, рухомих і нерухомих виводів, датчиків вимірювання тиску, електричних вводів, кранів, тощо. Для підключення системи відкачки в камері передбачаються спеціальні патрубки. Всі люки корпусу і кришки споряджені товстими фланцями з добре оброблюваними поверхнями, по котрим проводиться їх герметизація [9].

До конструкцій зварювальних камер ставиться ряд вимог:

розміри камер повинні бути достатніми для розміщення і переміщення в процесі зварювання маніпуляторів із зварюваним виробом (чи групою виробів) і разом з тим об'єм камери повинен бути мінімальним для скорочення часу відкачування;

повинен бути забезпечений зручний доступ до робочої зони;

камери повинні мати швидкодіючі пристрої для герметизації і забезпечувати герметичність відкачуваного об'єму;

повинні бути забезпечені достатні механічні міцність та надійність всіх елементів [11].

Рис. 2.3. Вакуумна камера SEO TECH STATION [12]

Вакуумні камери установок можна розділити на універсальні і спеціалізовані. Універсальними прийнято вважати камери, конструкція яких дозволяє зварювати різноманітні вироби в межах габаритів даних камер. До спеціалізованих відносять камери пов'язані з конструкцією певних виробів. Такі камери зустрічаються досить рідко. Універсальні можна розділити на прямокутні і циліндричні. Камери циліндричної форми порівняно з прямокутними менш універсальні і важче піддаються трансформації, об'єм їх використовується значно гірше, але все це компенсується стійкістю при дії рівномірно розподілених навантажень, можливістю їх виготовлення із цілотянутих та цілоканатних труб, технологічністю.

До матеріалів камер промислових електронно-променевих зварювальних установок ставляться традиційні вимоги вакуумної техніки: найбільша вакуумна густина навіть при малих товщинах, найменше газовиділення навіть при підвищених температурах, добра механічна оброблюваність і зварюваність різними методами, а в деяких випадках ще й корозійна стійкість. При виготовленні корпусів зварювальних камер найбільше розповсюдження отримали вуглецеві конструкційні сталі типу сталь 20 і нержавіючі сталі типу Х18Н10Т. Вуглецеві сталі, як більш дешеві і менш важкі в обробці, застосовуються переважно при виготовленні камер середніх і великих габаритів.

Для більшості камер електронно-променевих установок основним видом механічних навантажень є зусилля від дії атмосферного тиску. Відповідно корпус камери повинен витримувати розподілене зовнішнє навантаження величиною 1 кГс/см2. Такі навантаження не дозволяють виготовляти камеру із порівняно тонкостінних матеріалів. Складності пов'язані двома додатковими факторами: необхідність біологічного захисту від рентгенівського випромінювання, жорсткість конструкції камери, що пов'язано з точністю суміщення променя із зварюваним стиком.

В якості вакуумних ущільнювачів в конструкції зварювальних камер використовуються високоеластичні пружні матеріали (вакуумна резина, фторопласт, вітон та ін.). Крім того, що матеріали газонепроникні та мають мінімальну кількість летких домішок, їм в тій чи іншій мірі притаманна пружна текучість, тобто здатність заповнювати всі нерівності ущільнюючих поверхонь і поновлюють свою первинну форму і розміри після зняття навантаження. В зварювальній техніці найбільш широке розповсюдження отримали вакуумні резини марок 7889 і 9024 [9].

2.1.4 Система керування та нагляду за процесом зварювання

В зварювальній камері установки електронно-променевого зварювання розміщена велика кількість різноманітних електромеханічних пристроїв. Вони призначені для переміщення зварюваного виробу і (або) гармати, виконання збірних операцій в вакуумі, подачі припадочних матеріалів, центрування і фіксації зварювальних деталей, обмеження ходу зварювальних маніпуляторів.

Технологічні можливості установок в значній мірі залежить від типу і конструкції зварювальних маніпуляторів. Тип і конструкція зварювального маніпулятора визначають конфігурацію шва, його максимальні розміри, кількість швів різної конфігурації, виконуваних на одній і тій же установці, продуктивність установки, умови її експлуатації та багато іншого.

Зварювальні маніпулятори універсальних установок мають пристрої для переміщення зварюваної деталі чи електронної гармати по двох осях в горизонтальній площині (зазвичай вздовж і поперек зварювальної камери) і обертання навколо вертикальної, горизонтальної чи похилої. В установках з низьковольтними зварювальними гарматами з невеликими границями регулювання положення фокусу електронного пучка по вертикалі використовується також вертикальне переміщення маніпулятора для збереження оптимальної робочої відстані між гарматою та зварюваним виробом.

Продуктивність установок для електронно-променевого зварювання залежить від конструкції механізму переміщення виробу. Час допоміжних операцій - завантаження камери, відкачка, розгерметизація і розвантаження - для цих установок часто перевищує час виконання власне зварювальної операції.

Будь-яка установка для електронно-променевого зварювання оснащена наглядовою системою. До такої системи висовується ряд вимог: максимальна оглядовість робочої камери (при можливості з різних боків), вікна повинні бути міцні і герметичні, оператор повинен бути захищеним від рентгенівського випромінювання, в процесі зварювання повинен зберігатись високий рівень оглядовості. Захист систем нагляду від запилення парами зварюваних матеріалів необхідний в зв'язку з тим, що розплавлення матеріалів у вакуумі супроводжується значним пароутворенням. Швидкість осадження випаровуваних матеріалів не є величиною постійною. Вона залежить від зварюваного матеріалу, тиску в камері і відстані від скла системи нагляду до зварювальної ванни. В якості захисних пристроїв застосовуються непрозорі екрани, прозорі екрани (поворотні, касетні, очищувані), прозорі захисні плівки. У випадках коли парові потоки дуже інтенсивні застосовують стробоскопічні пристрої. Непрозорі екрани у вигляді відкриваючих прапорців використовуються при малій інтенсивності запилення і короткочасного нагляду.

При електронно-променевому зварюванні великогабаритних виробів, коли камери мають відповідні розміри і місце зварювання віддалено від оператора на значну відстань, а також при мікрозварюванні візуального нагляду недостатньо. В цих випадках використовуються оптичні пристрої з відповідним збільшенням. Вони можуть бути незалежними і вбудованими в конструкцію оглядового вікна чи зварювальної гармати. Використовуються як окулярні оптичні пристрої, так і системи виводу зображення на екран [9].

Цифрова система наведення забезпечує вивід зображення зварного шва на монітор керуючого комп'ютера і гарантує точне наведення променя на стик зварного шва (рис. 2.4).



Рис. 2.4. Цифрова система наведення SEO TECH STATION [12]

Система відеонагляду забезпечує перегляд зони деталь-гармата, робочого об'єму камери, перегляд за процесом зварювання (рис. 2.5). Така система забезпечує якісну передачу зображення на великі відстані і дає можливість огляду важкодоступних місць.

Рис. 2.5. Система відеонагляду SEO TECH STATION [12]

Відеонагляд можна здійснити і у інфракрасній області спектра. При використанні інфракрасної області спектра якість зображення покращується, але в цьому випадку необхідно правильно підібрати фільтри [12].



2.2 Електронно-променевий зварювальний комплекс SEO TECH STATION

Електронно-променевий зварювальний комплекс призначений для однопрохідного зварювання у вакуумі по траєкторіям різної конфігурації металів, різних по твердості і хімічному складі.

Використання електронно-променевої зварки забезпечує зварювання: сталей товщиною до 65 мм, титана та його сплавів до 70 мм, алюмінію та його сплавів товщиною до 80 мм, а також проведення локальної термообробки та напилення.

Комплекс забезпечує: зварювання в ручному та автоматичному режимах по заданій технологічній програмі, ручне та автоматичне управління вакуумною системою, вивід на екран монітора поверхні зварюваного виробу і точне наведення пучка на стик, діагностику функціонування основних систем комплексу[12].

Рис. 2.6. Зовнішній вигляд SEO TECH STATION [12]



Таблиця 2.1 - Основні характеристики SEO TECH STATION

Характеристика	Значення
Прискорююча напруга, макс	60 кВ
Діапазон зміни струму електронного пучка	1-1000 мА
Робоча відстань гармати до деталі	100-300 мм
Діапазон переміщення по координатах координата Х координата У обертання
	до 100 мм
	до 100 мм
	0-360
Лінійна швидкість переміщення деталі	0,2-15 мм/с
Кутова швидкість переміщення деталі	0,2-10 об/хв
Точність позиціонування	не < 0,1 мм
Максимальна вага деталі	150 кг
Робочий об'єм	до 10 м куб.
Час отримання робочого вакууму	25 хв
Залишковий тиск в камері	0,01 Тор
Максимальна споживана потужність	28 кВт
Вага комплексу, не більше	5000 кг

Апаратура складається із високовольтного джерела живлення, силової шафи, електронно-променевої гармати, яка має два виконання(в вакуумі та на повітрі). Вакуумна система забезпечує підримання робочого вакууму в камері та в анодному блоці гармати. Для відкачки камери система може комплектуватися турбомолекулярним чи дифузійним насосом потужністю, яка відповідає об'єму камери [12].



Висновки

Під час виконання курсової роботи були розглянуті фізичні основи електронно-променевого зварювання, а також будова та принцип роботи установки для електронно-променевого зварювання.

Електронно-променеве зварювання застосовується для з'єднання важко зварюваних жаротривких сталей, кераміки, спеціальних стекол тощо, а також у випадках коли необхідно отримати шов високої міцності.

До переваг електронно-променевого зварювання можна віднести: відсутність окиснення розплавленого металу, якість зварюваного з'єднання, висока швидкість зварювання (не нижче ніж при електродуговій), високий коефіцієнт корисної дії.

На ряду з перевагами метод електронно-променевого зварювання має наступні недоліки: можливість утворення не сплавів і порожнин у корені шва на металах з великою теплопровідністю і швах з великим відношенням глибини до ширини, створення вакууму у робочій камері займає деякий час.



Список використаних джерел

1. Назаренко О.К. Электронно-лучевая сварка / О.К.Назаренко, Е.И.Истомин, В.Е.Локшин - Харьков: Харьковская типоофсетная фабрика, 1995. - 127 с.

2. http://uralpromresurs.ru/ - Електронне зварювання, дата доступу: 22.12.2013 р.

3. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов/ Н.Н.Рыкалин, А.А.Углов, И.В.Зуев, А.Н.Кокора - Москва: Машиностроение, 1995. - 494 с.

4. http://svarkainfo.ru/ - Електронно-променеве зварювання, дата доступу: 22.12.2013 р.

5. Гах І.С. Фізико-технологічні особливості електронно-променевого зварювання високонікелевих жароміцних сплавів з монокристалічною структурою: канд. техн. наук, спец.: 05.03.06 / І.С. Гах. - Київ, 2011. - 20 с.

6. http://ru.wikipedia.org/ - Зварювання, дата доступу: 22.12.2013 р.

7. http://uadoc.zavantag.com/text/4105/ - Історія та розвиток зварювального виробництва, дата доступу: 22.12.2013 р.

8. Щука А. А. Электроника. Учебное пособие / А.А. Щука, А. С. Сигов -

9. Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2005. - 800 с.

10. http://metalicheskiy-portal.ru/ - Електронно-променеве зварювання, дата доступу: 22.12.2013 р.

11. Курашов В.И. Вакуумная техника: средства откачки, их выбор и применение. Учебное пособие / В.И.Курашов, М.Г.Фомина - Москва: Машиностроение, 1997. -52 с.

12. Розанов Л. Н. Вакуумная техника: Учеб. для вузов по спец. Вакуумная техника. - 2-е изд., перераб. и доп. / Л.Н.Розанов - Москва: Высшая школа 1990. - 320 с.

13. http://www.seo.sumy.ua/ - Електронно-променевий зварювальний комплекс Seo Tech Station, дата доступу: 22.12.2013 р.

Размещено на Allbest.ru