книги / Электронно-лучевая сварка и смежные технологии

ности 107—10е Вт/см2). Имеется два режима сверления (рис. 112): моноимпульсный и многоимпульсный. В первом режиме отверстие об­ разуется за один импульс тока электронного пучка, а во втором— за два или более импульсов. В моноимпульсном режиме можно свер­ лить стали толщиной 0,1-10 мм (максимальное отношение диаметра к глубине отверстия — 1-25), а в многоимпульсном режиме — толщи­ ной до 50 мм.

При аксиально-симметричном электронном пучке формируют­ ся круглые в поперечном сечении отверстия, близкие к цилиндри­ ческой (рис. 113-115) или конической форме. Наиболее идеальной формой отверстий является форма, приведенная на рис. 113, г. При этом коническая часть отверстия по высоте не превышает 10% его длины и, как правило, удаляется механической обработкой. Отвер­ стия имеют полностью цилиндрическую форму при сверлении тон­ колистовых материалов (фольги). Средние диаметры отверстий по­ лучают обычно в диапазоне 0,02-1,5 мм. С увеличением мощнос­ ти и времени воздействия электронного пучка диаметр отверстия возрастает [15,65]. Длительность импульса тока электронного пучка выбирают в диапазоне 0,1-5 мс. Максимальная мощность элект­ ронного пучка, используемого для сверления, обычно не превы­ шает 5 кВт. Частота сверления зависит от объема отверстия и ле­ жит в диапазоне Ф-3000 Гц. Для тонких пластин типа фольги толщи­ ной 0,05-0,5 мм может достигаться скорость сверления 1500-3000 отверстий в секунду. Стальные пластины толщиной 3 и 5 мм могут просверливаться со скоростью соответственно 120 и 20 отверстий в секунду при диаметре отверстий 0,3 и 0,7 мм.

Поперечные размеры отверстий воспроизводятся с точностью ±0,0025 мм, а точность следования отверстий может достигать ±0,00125 мм.

Отверстия можно формировать и под углом до 60° от вертика­ ли к поверхности заготовки (рис. 116).

Образование отверстия в металле происходит за счет интенсив­ ного вскипания расплавляемого высококонцентрированным элект­ ронным пучком металла и выброса расплава реакцией отдачи при испарении. Такой кратковременный динамический «удар» сопровож­ дается потоком капель металла, вылетающих из зоны обработки. Эти капли являются отходами производства. Все механизмы и устрой­ ства внутри вакуумной камеры должны быть защищены от воздей­ ствия капель и брызг металла.

Установки для электронно-лучевого сверления состоят из энер­ гоблока (электронная пушка и источник ее питания), вакуумной

Рис. 112. Диаграммы изменения тока 1п электронного пучка и скорости V перемещ ения изделия при сверлении:

а — моноимпульсный режим; 6 — многоимпульсный р е ж и м _________

Рис. 113. Типичные формы отверстий при электронно-лучевом сверлении: а — входной и выходной диаметры отверстия равны; б, в, г — входной диаметр отверстия превышает выходной; а, б — кувшинообразная форма; в, г — мензуркообразная форма; в — входная и выходная часть отверстия имеют коническую форму, а

основная часть отверстия цилиндрическая; г — входная часть отверстия имеет коническую форму, а остальная часть отверстия цилиндрическая (стрелками показано направление падения электронного пучка)

камеры (где и осуществляется процесс термического сверления), системы откачки воздуха из камеры и электронной пушки, вы­ сокоточного т р е х - или четырехкоординатного манипулятора для

Таблица 45. Характеристики сверления электронным пучком различных материалов

групповой загрузки паяемых изделий в вакуумную камеру. Исполь­ зование электронно-лучевого нагрева для пайки наиболее эффек­ тивно для высокотемпературных припоев.

Зона плоскостного нагрева формируется широкоугольной вы­ сокоскоростной разверткой электронного пучка и может достигать диаметра 600 мм на расстоянии 2000 мм от электронной пушки (без корректировки фокусировки пучка).

Электронно-лучевую пайку успешно применяют при производ­ стве специальных токарных резцов, крупногабаритных трубчатых стальных теплообменников для авиации, нефтехимии, пищевой про­ мышленности, космических энергоустановок.

Несмотря на то, что процесс электронно-лучевой пайки проис­ ходит в вакууме, по сравнению с печной пайкой он экономически выгоден за счет малого энергопотребления, большей производи­ тельности процесса и высокого качества получаемых соединений.

Электронно-лучевая гравировка

Электронный пучок позволяет качественно наносить произволь­ ные сложные рельефные и плоские художественные образы и над­ писи с высоким разрешением и полутонами на изделия из различ­ ных материалов — металлы, керамику, стекло, дерево, кожу, на­ туральные камни, включая алмазы и т. п. Для электронно-лучевой гравировки используют: тонкий электронный пучок (такой ж е как для сверления); компьютерно управляемое сканирование элект­ ронного пучка; программы компьютерной обработки заданных изображений; систему управления процессом нанесения изоб­ раж ения на поверхность изделия.

■возможность благодаря безинерционности электронного пучка легко автоматизировать управление мощностью, ре­ жимами импульсной работы и положением его на поверх­ ности обрабатываемого изделия в широком диапазоне, обес­ печивая высокую точность обработки на заданную глубину;

■обеспечивает надежную защиту зоны обработки от вредно­ го воздействия окружающей среды, вследствие проведения процесса обработки в вакууме;

■непревзойденно высокую производительность неизнашивающегося инструмента (электронного пучка), что обеспе­ чивает экономичность обработки;

■возможность быстрого (без трудоемкой переналадки) из­ менения номенклатуры обрабатываемых изделий.

249

технологические процессы

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ _______________________

1.А вдиенко А. А., Малев М. Д . Отравление борид-лантанового катода // Журнал технической физики.— 1976. — Т. 46. — Вып. 10.— С. 2101 — 2107.

2.А .с. 177006 СССР. В 23 К 15/00. Способ автоматического слежения за стыком при электронно-лучевой сварке / Л . П. Стрекаль, Д . А. Д удко, О. К. Назаренко — Б. И. — 1965. — № 24.

3.А.с. 727377 СССР. В 23 К 15/00. Способ устранения дефектов сварного шва типа «кратер» сваркой плавлением / Н. Г. Третяк, А. А. Бондарев,

А.А. Кайдалов, К. С. Акопьянц, О. К. Назаренко и др.— Б. И. — 1986. — № 45.

5.А .с. 1323298 СССР. В 23 К 15/00. Способ электронно-лучевой сварки /

А.А. Кайдалов, К. С. Акопьянц, Ю . И. Пастуш енко и др. — Б. И. — 1987. — № 26.

6.А.с. 1349928 СССР. В 23 К 15/00. Способ завершения шва при элек­ тронно-лучевой сварке / А. Д. Ш евелев, В. Н. Замков, В. А. Сливинский, Л. М. Радченко — Б. И. — 1987. — № 41.

К. С. Акопьянц и др. — Б. И. — 1990. — № 9.

8.А.с. 1609582 СССР. В 23 К 15/00. Устройство для электронно-лучевой

сварки / Ю. И. Пастушенко, А. А. Кайдалов, Л. П. Стрекаль, В. И. Т аш - лай — Б. И. — 1990. — № 4 4 .

9.А .с. 1620247 СССР. В 23 К 15/00. Способ контроля времени работы ка ­ тода и подогревателя сварочной электронной пушки и устройство для

его осуществления / А. А. Кайдалов, С. С. Ш ерш нев, Ю . В. Зубченко

ид р . — Б. И. — 1991. — № 2.

10.Акопьянц К. С., Зубченко Ю . В., Л о кш ин В. Е., Н азаренко О. К . Вли­ яние ускоряющего напряжения на параметры проплавления при элек- тронно-лучевой сварке//Автоматическая сварка.— 1972.— № 1 1 .— С. 11-15.

11.А копьянц К . С., Н естеренков В. М ., Н азаренко О . К . Электронно-лу­ чевая сварка сталей толщиной до 60 мм с продольными колебаниями луча // Автоматическая сварка.-2002. — № 9. — С. 3 -5 .

12.А р м ен ский Е. В., Рож анковсний А. В., Савватеев В. В. Универсаль­ ные кривые максимальной температуры для нагрева полупространства осесимметричным лучом // Физика и химия обработки материалов. — 1990. — № 2. — С. 4 4 -4 6 .

13.А скарьян Г. А., М ороз Е. М. Давление при испарении вещества в луче-

радиации // Ж урнал экспериментальной и теоретической физики. — 962. — Т. 43. — Вып.6. — С. 2 3 1 9 -2320 .

14.Бакунов А . С., Куроэаев В. П., М уж и тски й В. Ф . Новые приборы для измерения магнитных полей //Дефектоскопия.— 2000. — № 8. — С. 18-2 1.

250