Использование в новой технике сварных конструкций из титана, молибдена, ванадия и других химически активных и тугоплавких металлов потребовало разработки принципиально новых методов сварки и более эффективных способов защиты сварочной зоны.
Значительные трудности дуговой сварки указанных металлов обусловливаются тем, что наличие в шлаковой и газовой фазах кислорода, азота, водорода и их соединений вызывает охрупчивание, появление пор и резкое снижение физико-механических свойств сварных швов.
Получение высококачественных сварных соединений из химически активных металлов оказалось возможным только после разработки оборудования и технологического процесса сварки электронным лучом в вакуумной камере. При степени разрежения, равной Р=1,3*10-2 Па, в сварочной камере обеспечивается содержание кислорода и азота значительно ниже концентрации этих вредных примесей в аргоне высшей чистоты.
В качестве источника теплоты при сварке с вакуумной защитой используется кинетическая энергия испускаемых раскаленным катодом свободных электронов, которые ускоряются электрическим полем специального устройства (электронная пушка).
Металлургические особенности образования шва при электронно-лучевой сварке во многом обусловливаются чрезвычайно высокой плотностью энергии, выделяемой в пятне нагрева (примерно 5*108 Вт/см2), и физическими условиями плавления металла в вакууме.
Благодаря весьма высокой интенсивности и сосредоточенности такого источника нагрева, как электронный луч, достигается исключительно узкое и глубокое проплавление металла в вакууме с весьма незначительной по протяженности околошовной зоной, что обеспечивает существенное снижение деформаций и сварочных напряжений. Кратковременность пребывания сварочной ванны в расплавленном состоянии, малый ее объем и незначительные размеры зоны сплавления способствуют также уменьшению влияния диффузионных процессов на пористость металла шва.
Положительное влияние вакуума на качество сварных соединений выражается в том, что значительно ускоряются и облегчаются процессы выхода газов и диссоциации оксидов не только в поверхностных, но и из внутренних слоев металла. Удаление кислорода и азота из сварочной ванны при электронно-лучевой сварке происходит тем полнее, чем больше упругость диссоциации оксидов и нитридов. Так, при сварке меди, кобальта, никеля в камере с разрежением 6,5*10-2 Па обеспечивается диссоциация оксидов этих металлов. Также диссоциируют нитриды алюминия, ниобия, хрома, магния, молибдена и некоторых других металлов с высокой упругостью диссоциации нитридов.
Высокая степень разрежения, которая может быть достигнута в сварочной камере при сварке электронным лучом, способствует также разрушению поверхностных загрязнений и жидкостных пленок, которые, как правило, препятствуют получению качественного сварного соединения при дуговых способах сварки.
Twitter
Вконтакте
Livejournal
Facebook
Мой Мир
Google Buzz
Gmail