47 (236)

2.14. SPAWANIE WIĄZKĄ ELEKTRONÓW 47

2.14. Spawanie wiązką elektronów

Źródłem ciepła stapiającego spawany metal jest skoncentrowana wiązka elektronów emitowana pod wpływem napięcia przyspieszającego (do 200 kV) z wolframowej katody „działa elektronowego” w kierunku anody. Energia kinetyczna elektronów poruszających się w próżni z olbrzymią prędkością [km/s] * 6004U [V]) zamienia się w energię cieplną po zderzeniu elektronów ze spawanym metalem. Ponieważ wiązka elektronów może być skoncentrowana przez pole magnetyczne (rys. 2.24) do średnicy ok. 0,1 mm, to przy mocy ok. 200 kW ma ona gęstość rzędu 10⁴+10⁵ kW/mm², co umożliwia spawanie (przetapianie) stali o grubości nawet do 300 mm. Spawanie elektronowe może się odbywać w komorach roboczych, w których wytwarza się próżnię wysoką (ok. 10'³+1(T² Pa), średnią i niską. W komorach tych można również uzyskać warunki do spawania bezpróżniowego lub pod ciśnieniem atmosferycznym, lecz wtedy sprawność procesu jest bardzo niska. Najkorzystniejsze parametry techniczne spawania (prędkość, głębokość przetopienia) uzyskuje się w próżni. W wysokiej próżni spawa się metale reaktywne, np. Ti, Zr. Spawanie w niewielkiej próżni i bezpróżniowe jest korzystniejsze tylko ze względu na skrócenie (lub wyeliminowanie) czasu na dokładne opróżnienie komory. W tych technikach odległość głowicy działa elektronowego od spawanego przedmiotu musi być znaczne mniejsza. W samym dziale elektronowym musi istnieć wysoka próżnia, ok. 10^-4 Pa. Sprawność energetyczna spawania elektronowego jest największa spośród wszystkich procesów spawalniczych.

Parametrami spawania elektronowego, decydującymi o jego efektach są: napięcie przyspieszające wiązkę i jej natężenie (ich iloczyn określa moc wiązki),

Rysunek 2.24. Schamat budowy dwukomorowej spawarki elektronową o wysokiej i średniej próżni

/ - katoda emitujące, 2 - anoda, 3 - Nura, 4 - cewki magnetyczne ogniskujące wiązką, 5 - cewki magnetyczne odchylające wiązką, 6 - wiązka elektronów, 7 - spawany przedmiot, 8 - stolik operacyjny, 9 - zamkniącie komory roboczej, 10 - wyjście do pompy dyfuzyjnej wysokiej próżni / / - komora wysokiej próżni 12 - układ kontroli optycznej spawania, 13 - wyjście do pompy średniej próżni