"Механики XXI веку" №16 2017

Механики XXI веку. №16 2017 г.

162

спективным является соединение изделий из тугоплавких металлов, из термически упроч-

ненных материалов, когда нежелательна, затруднена или невозможна последующая термо-

обработка изделий после завершающей механической обработки при необходимости обеспе-

чения минимальных сварочных деформаций ряда ответственных крупногабаритных толсто-

стенных и толстолистовых конструкций из сталей и легких сплавов [1-2].

Исследование.

Целью данной работы является определение степени влияния прихва-

ток, выполненных ручной аргонодуговой сваркой и незначительные отклонения электронно-

го пятна от свариваемого стыка на качество выполнения продольного шва электронно-

лучевой сваркой. Электронно-лучевая сварка выполняется на установках, состоящих из двух

основных комплексов – энергетического и электромеханического. Энергетический комплекс

предназначен для формирования пучка электронов с заданными параметрами, управления

его мощностью и положением относительно свариваемого стыка. Выбор параметров энерге-

тического комплекса определяется толщиной и теплофизическими характеристиками свари-

ваемых материалов, а также требованиями к коэффициенту формы проплавления.

Электромеханический комплекс установки предназначен для герметизации и вакуу-

мирования рабочего объема, выполнения всех сварочных, установочных и транспортных пе-

ремещений свариваемого изделия и электронно-лучевой пушки (ЭЛП), выполнения вспомо-

гательных операций и управления всеми этими процессами [3].

В состав установки для электронно-лучевой сварки входит электронная пушка и блок

питания. Преимуществами электронно-лучевой сварки являются:



высокая концентрация теплоты, позволяющая за один проход сваривать металлы

толщиной от 0,1 до 200 мм;



для сварки требуется в 10…15 раз меньше энергии, чем для дуговой сварки;



отсутствует насыщение расплавленного металла газами.

К недостаткам электронно-лучевой сварки можно отнести образование непроваров и

полостей в корне шва, а также необходимость создания вакуума в рабочей камере [4].

Для исследования влияния прихваток и незначительного отклонения от свариваемого

стыка электронного пучка при сварке продольного шва обечаек, было проведено испытание

по сборке и сварке технологического образца-имитатора продольного шва. Образец-

имитатор продольного шва изготавливался из двух пластин сплава АМг6НВП длиной 2200

мм, шириной 200 мм, и толщиной 12 мм. Сварное соединение по ОСТ 92-1021-81-С2-ЭЛ.

Сварка образца-имитатора проводилась с использованием приспособления для сборки-

сварки и механической обработки, и установки для ЭЛС, укомплектованной источником пи-

тания, обеспечивающим генерацию электронного пучка не менее 15 кВт.

Электронно-лучевое воздействие в диапазоне 10

…10

Вт/см

характеризуется фено-

меном «кинжального», или глубокого проплавления, с соотношением глубины шва к его ши-

рине 10:1 и более. Увеличение концентрации энергии до ~10

Вт/с м

приводит к переходу от

«кинжального» проплавления к образованию отверстия в материале. Нагрев при концентра-

ции менее 10

Вт/см

сопровождается обычной полусферической формой проплавления ме-

талла [5].

Подготовка свариваемых кромок под сварку выполнялась на специальном приспособ-

лении в соответствии с ОСТ 92-1152-75, что включает в себя обезжиривание и зачистку по-

верхности шабером. Ввиду стесненных условий вакуумной камеры сборка под сварку произ-

водилась с выполнением прихваток ручной аргонодуговой сваркой с внешней и внутренней

сторон свариваемых пластин. Для испытания было применено три вида прихваток (рис.1):



Прихватка с внешней стороны пластин без разделки кромок;



Прихватка с внешней стороны пластин с разделкой кромок 5х45˚;



Прихватка с внутренней стороны пластин без разделки кромок.

Выполнение сварного соединения ЭЛС производилась на следующих режимах:



Iсв = 150÷160 мА. (ток сварки);



Iкл=15÷20 мА. (ток коллектора);