АО "Центральный научно-исследовательский институт материалов"

123

Электронно-лучевая сварка

АО «ЦНИИМ» обладает уникальным многолетним опытом исследования и разработок в области сварочных технологий. Выполнение ряда технических задач требуют особых условий сварочного процесса, которые возможны лишь с использованием электронно-лучевого оборудования и специальных вакуумных камер, минимизирующих воздействие различных излучений.
Институт в настоящее время обладает двумя установками для электронно-лучевой сварки, ЭЛУ-20А и ЭЛУ-5М, которые позволяют выполнять широкий спектр высокотехнологичных сварочных работ с различными материалами большого диапазона габаритов. При этом сварка осуществляется за один проход, без разделки кромок.
Электронно-лучевая установка ЭЛУ-20А
Назначение и область применения:
Установка ЭЛУ-20А предназначена для электронно-лучевой сварки в вакууме объёмных изделий, а также тел вращения из жаропрочных, титановых, алюминиевых сплавов, меди и её сплавов. Электронная пушка расположена внутри рабочей камеры. Сварка осуществляется за один проход, без разделки кромок.
Толщина свариваемых материалов:
─ нержавеющие и конструкционные стали: до 100 мм;
─ титан и его сплавы: до150 мм;
─ алюминий и его сплавы: до 200 мм;
─ медь и её сплавы: до 100 мм.
Технические данные и характеристики:
Внутренние размеры вакуумной камеры
 длина, мм
4000
ширина, мм
2000
высота, мм
2000
Параметры свариваемых изделий:
при сварке объёмных изделий
 длина, мм
3600
ширина, мм
800
высота, мм
1000
при сварке тел вращения с горизонтальной осью
макс. диаметр, мм
1200
макс. длина, мм
3000
при сварке тел вращения с вертикальной осью
макс. диаметр, мм
1200
макс. высота, мм
1400
 Скорость сварки, м/ч
5-100
Рабочее давление, Па (мм.рт.ст.)
6,7х10-3 (5х10-5)
Время достижения рабочего давления, мин.
120 ± 10
Вес сварных металлоконструкций, кг.
3000
Технические характеристики энергооборудования:
Энергоблок ЭЛА-60Б
Номинальное ускоряющее напряжение, кВ.
60±0,6
Номинальная мощность, кВт
60±1,2
Номинальный ток луча, А
1±0,01
Лаборатория электронно-лучевой сварки. (слева расположена установка ЭЛУ-5М)
Сварной шов, выполненный ЭЛС
Электронно-лучевая установка ЭЛУ-5М
Назначение и область применения:
Установка ЭЛУ-5М предназначена для электронно-лучевой сварки в вакууме кольцевых швов на изделиях, расположенных в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также для сварки изделий с продольными швами. Сварка осуществляется за один проход, без разделки кромок.
Толщина свариваемых материалов:
— тугоплавкие и легко окисляющие металлы: 0,3 — 3 мм;
— нержавеющие и конструкционные стали: 0,3 — 30 мм;
— титан и его сплавы: 0,3 — 30 мм;
— алюминий и его сплавы: до 40 мм;
— медь и её сплавы: 0,3 — 10 мм.
Технические данные и характеристики:
Габаритные размеры камеры
(внутренний диаметр — длина), мм. — Ø800 -1800
Параметры свариваемых изделий:
— кольцевые швы диаметром, мм. — Ø6-200
— торцевые швы, мм. — Ø150 (при максимальной высоте изделия 200мм)
— стыковые швы (продольные), мм. — 400
Скорость сварки, м/ч
5-100
Рабочее давление, Па (мм.рт.ст.)
6,7х10-3 (5х10-5)
Время достижения рабочего давления, мин.
50 ± 10
Вес сварных металлоконструкций, кг.
50
Технические характеристики энергооборудования:
Источник питания ЭЛА-15.
Номинальное ускоряющее напряжение, кВ.
60
Номинальная мощность, кВт
15
Номинальный ток луча, mА
250
Уникальность процесса ЭЛС заключается в том, что за счёт специфики энергетических параметров электронного луча (плотность мощности составляет до 1х107 Вт/см2), наличия надёжной защиты зоны сварки, рафинирующего воздействия вакуумной среды на жидкий металл сварочной ванны, высоких скоростей кристаллизации металла шва, возможно получение сварных соединений с прочностью не уступающей прочности основного металла. Коэффициент формы сварного шва при ЭЛС ψ ≥ 20:1. Существенное снижение размеров (3 – 5раз) зоны термического влияния за счёт малой величины погонной энергии (в 4-5 раз меньше, чем при дуговой сварке) и, соответственно, значительное снижение деформаций сварных конструкций по сравнению с обычными способами сварки (при ЭЛС возможно соединение деталей после окончательной механической обработки). ЭЛС обеспечивает уменьшение протяженности зоны термического влияния и снижениевозможности рекристаллизации основного металла в ней.
Сравнительные характеристики основных источников сварочного нагрева


Источник

Наименьшая площадь
поперечного сечения,
см²

Наибольшая плотность
мощности,
Вт/см²

Кислородно-
ацетиленовое пламя
Электрическая дуга
Электронный луч
Лазерный луч

10 -2

10 -3
10 -4
10 -6

5 · 10 4

10 5
1 · 10 7
10 9

В 2008, 2011 и 2014 г. в АО «ЦНИИМ» были проведены три международные конференции «Технологии и оборудование ЭЛС». Проведение четвертой конференции намечено на 2020 г.

Приемная АО «ЦНИИМ»:        Тел/Факс: (812)271-49-72
Email: info@cniim.com

Отдел кадров АО «ЦНИИМ»:  Тел: (812)578-91-40
Email: job@cniim.com
Адрес: 191014, Санкт-Петербург, ул. Парадная, 8.