Электронно-лучевая сварка

Электронный луч представляет собой сжатый поток элек­тронов, перемещающийся с большой скоростью от катода к аноду в сильном электрическом поле. При соударении электронного потока с твердым телом более 99 % кинетической энергии электронов пере­ходит в тепловую, расходуемую на нагрев этого тела. Температура в месте соударения может достигать 5000—6000 °С. Электронный луч образуется за счет эмиссии электронов с нагретого в вакууме катода и с помощью электростатических и электромагнитных линз фокусируется на поверхности свариваемых материалов.

В установках для электронно-лучевой сварки электроны эмиттируются на катоде электронной пушки; формируются в пучок электродом, расположенным непосредственно за катодом; уско­ряются под действием разности потенциалов между катодом и ано­дом, составляющей 20—150 кВ и выше, затем фокусируются в виде луча и направляются специальной отклоняющей магнитной систе­мой на обрабатываемое изделие.

При перемещении заготовки под неподвижным лучом образуется сварной шов.

В современных установках для сварки, сверления, резки или фре­зерования электронный луч фокусируется на площади диаметром менее 0,001 см, что позволяет получить большую удельную мощность. При использовании обычных сварочных источников теплоты (дуги, газового пламени) металл нагревают и плавят за счет распростране­ния теплоты от поверхности в глубину. При сварке электронным лучом теплота выделяется непосредственно в самом металле, причем наиболее интенсивно на некоторой глубине под его поверхностью. Отношение глубины проплавления к ширине может достигать 20:1 (такое проплавление называется кинжальным).

Высокая концентрация теплоты в пятне нагрева позволяет свер­лить такие материалы, как сапфир, рубин, алмаз, стекло. Незначительная ширина зоны теплового воздействия дает возможность резко уменьшить деформацию заготовок.

Электронно-лучевой сваркой можно соединять малогабаритные изделия, применяемые в электронике и приборостроении, и крупно­габаритные изделия длиной и диаметром несколько метров.