книги / Электронно-лучевая сварка и смежные технологии

Таблица 31. Основные затраты на освоение и эксплуатацию установок для электронно-лучевой сварки

тронного облучения на характеристики сварных соединений. Не­ обходимо также разрабатывать экспертные и информационные компьютерные системы.

В области оборудования для электронно-лучевой сварки глав­ ной проблемой является снижение стоимости оборудования при увеличении его производительности. Для этого необходимо:

■развивать мощные инверторные (с частотой управления бо­ лее 10 кГц) источники питания сварочных электронных пушек;

Специф икация предварительной технологии сварки

ДС Т У 3 9 5 1 -2 0 0 0

Стандарт EN 2 8 3 -3 /4

Протокол испытаний

ШСертификационный | | Производитель

центр

Рис. 91. Этапы подтверждения соответствия технологии сварки и квалификации персонала (Д С ТУ — Государственный стандарт Украины; стандарт E N — стандарт Европейского Союза)

■совершенствовать системы откачки вакуумных камер, обес­ печивая безмасляный вакуум и малое время вакуумирова­ ния (менее 5 мин для крупногабаритных вакуумных камер);

■разрабатывать более совершенные системы программно­ автоматического управления с самодиагностикой всего ком­ плекса оборудования, используя новейшую элементную базу и Интернет-технологии.

Немаловажное значение имеет и совершенствование органи­ зационных форм развития такого дорогостоящего метода сварки как электронно-лучевая. Вполне оправдано существование тех­ нологических фирм при крупных исследовательских центрах, где в качестве платных услуг выполняют сварку электронным пучком изделий заказчиков данного региона. Для обеспечения экономи­ ческой самостоятельности таких фирм в них следует организовы­ вать одновременно мелкосерийное производство уникальных изделий.

Для развивающихся стран необходимо активно внедрять со­ временные стандарты, проводить сертификацию сварочного обо­ рудования, промышленных технологических процессов сварки, обучение и аттестацию инженерно-технического и обслуживаю­ щего персонала (рис. 91).

Сравнение электронно-лучевой и лазерной сварки

Электронно-лучевую и лазерную сварку относят к методам сварки высококонцентрированными источниками нагрева. Они имеют наиболее близкие возможности соединения металлов. Срав­ нительные характеристики указанных методов сварки приведены

втабл. 32.

Сувеличением глубины проплавления эффективность электрон­ но-лучевой сварки возрастает. Лазерная сварка конкурирует с электронно-лучевой сваркой лишь примерно до глубины проплав­ ления 5 мм, причем в этом диапазоне во многих случаях лазерная сварка более эффективна.

Стандартизация электронно-лучевой и лазерной сварки в СНГ

Несмотря на широкое использование методов электронно-лу­ чевой и лазерной сварки в промышленности бывшего СССР на них отсутствовали государственные стандарты, существовали лишь отраслевые нормативные документы. Между тем, на предприяти­ ях СНГ эти методы сварки по-прежнему применяют и продолжа­ ют развивать. Это вызывает настоятельную необходимость стан-

Таблица 32. Сопоставление характеристик электронно-лучевой и лазерной сварки

дартизации технологических процессов и оборудования для свар­ ки высококонцентрированными источниками нагрева.

С использованием электронно-лучевой и лазерной сварки из­ готавливают детали с толщиной стенки от десятых долей милли­ метра до сотен миллиметров (так, с помощью электронного пучка сваривают стали толщиной до 200 мм за один проход, а сплавы титана и алюминия — толщиной до 300 мм). Хорошо известны до­ стоинства указанных методов сварки. Однако несмотря на нали­ чие существенных преимуществ перед традиционными методами, в соединениях, полученных с помощью электронно-лучевой и ла­ зерной сварки, возможно возникновение дефектов. Характерны­ ми дефектами являются трещины, газовые поры, скопление пор

и цепочки пор, усадочные раковины, непровары, подрезы, превы­ шение выпуклости стыкового шва, вогнутость корня шва, брызги металла и др.

Невзирая на нынешние экономические проблемы в СНГ, нет альтернативы более широкому применению в промышленности высоких технологий, к которым относят электронно-лучевую и ла­ зерную сварку. С целью повышение качества сварных соедине­ ний, предъявления к ним требований, идентичных мировым, в Рес­ публике Беларусь разработан государственный стандарт СТБ 1149-99 «Сварка электронно-лучевая и лазерная. Соединения сварные. Уровни качества», который распространяется на свар­ ные соединения из нелегированных и легированных сталей тол­ щиной от 0,5 до 12 мм, выполняемых лазерной сваркой, и толщи­ ной от 0,5 до 50 мм, выполняемых электронно-лучевой сваркой. Стандарт гармонизирован с ISO 13919-1:1996 Welding-Electron and la s e r-b e a m w elded jo in ts-G uid a nce on quality levels for im perfections-Part 1: Steel.

В СТБ 1149-99 представлена классификация дефектов в свар­ ных соединениях и их допустимая величина без исправления в за­ висимости от уровня качества соединений. Стандарт устанавли­ вает три уровня качества: D (умеренный), С (средний) и В (высо­ кий). Уровень качества соединений, получаемых методами элект­ ронно -лучевой и лазерной сварки, следует выбирать перед началом производства, на стадии проектирования изделия совме­ стно конструктору, изготовителю и потребителю продукции. При этом необходимо принимать во внимание конструкцию соедине­ ния, последующую обработку поверхности, характер напряжений (статические, динамические), условия эксплуатации (окружающая среда, температура) и экономические факторы (стоимость свар­ ки, контроля, испытаний и ремонта).

Сварные соединения, отнесенные к одному из уровней каче­ ства, не должны иметь дефектов, превышающих нормы, лимити­ руемые стандартом. При необходимости ужесточения допустимых норм по отдельным дефектам по конструкторским и технологическим соображениям их следует указать в технических условиях или кон­ структорской документации на изделие.

СТБ 1149-99 может быть использован во всех отраслях про­ мышленности, применяющих технологии электронно-лучевой и лазерной сварки.

В Российской Федерации в этой области действует лишь один стандарт: ГОСТ 28915-91 «Сварка лазерная импульсная. Соеди-

Таблица 33. Перечень действующих отраслевых стандартов по электронно-лучевой сварке в Российской Федерации

ОСТ107-460092.008-87 Сварка электронно-лучевая. Типовой технологический

Таблица 35. Перечень международных стандартов по лазерной сварке

ISO 11253:1993 Lasers and la s e r - r e la te d equipm en t — L aser d e v ic e — M echanical

нения сварные точечные. Основные типы, конструктивные элемен­ ты и размеры», а также ряд отраслевых стандартов (табл. 33).

ВУкраине стандарты для электронно-лучевой и лазерной свар­ ки отсутствуют.

Втоже время в мире технология и оборудование электронно­ лучевой и лазерной сварки довольно подробно регламентирова­ ны многими стандартами (табл. 34 и 35).

Отсутствие в СНГ развитого технического регулирования в об­ ласти технологий с использованием высококонцентрированных ис­ точников нагрева объясняется еще и отсутствием полного ком п­ лекса соответствующих исследований.

СМ Е Ж Н Ы Е ТЕ Х Н О Л О ГИ Ч Е С КИ Е

ПРО ЦЕССЫ _________________________________________

Использование аксиально-симметричных электронных пучков для иных (кроме сварки) технологических операций существенно повышает эффективность дорогостоящего электронно-лучевого оборудования. Кроме того, унифицированность оборудования по­ зволяет легче осваивать новые технологические процессы в про­ мышленных условиях.

Электронно-лучевое упрочнение поверхностей металлов и сплавов

Метод электронно-лучевого термоупрочнения поверхностей металлических изделий по сравнению с традиционными (закалка ТВЧ, цементация, азотирование и др.) обеспечивает более высо­ кие прочностные и металлургические характеристики упрочненно­ го слоя и локальность обработки, что дает минимальные дефор­ мации изделий. Для этой технологии, как и для электронно-луче­ вой сварки, используют тонкий аксиально-симметричный элек­ тронный пучок диаметром 0,1-1 мм и мощностью 1-120 кВт. Такой высококонцентрированный источник энергии при обеспечении со­ ответствующей кратковременности термического воздействия по­ зволяет получать высокие скорости нагрева и охлаждения (не