История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...
Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...
Топ:
Марксистская теория происхождения государства: По мнению Маркса и Энгельса, в основе развития общества, происходящих в нем изменений лежит...
Особенности труда и отдыха в условиях низких температур: К работам при низких температурах на открытом воздухе и в не отапливаемых помещениях допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие...
Устройство и оснащение процедурного кабинета: Решающая роль в обеспечении правильного лечения пациентов отводится процедурной медсестре...
Интересное:
Финансовый рынок и его значение в управлении денежными потоками на современном этапе: любому предприятию для расширения производства и увеличения прибыли нужны...
Распространение рака на другие отдаленные от желудка органы: Характерных симптомов рака желудка не существует. Выраженные симптомы появляются, когда опухоль...
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Дисциплины:
2022-12-30 | 24 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Электронно-лучевая сварка является одним из самых распространенных технологических применений электронного пучка. Поскольку сварка - процесс, связанный с локальным плавлением и последующей кристаллизацией расплавленного металла, ширина зоны расплавленного металла имеет при сварке важное значение. Кристаллизация металла в сварочной ванне в значительной мере определяет свойства металла шва, и изменение ширины зоны проплавления при сварке становится важным фактором воздействия на свойства сварного соединения. Кроме того, от объема расплавленного металла зависят деформации и напряжения, возникающие после сварки в сварных конструкциях, что также требует регулирования объема сварочной ванны.
Сварка электронным пучком позволяет, применяя фокусировку, изменять ширину сварочной ванны. Как следует из рис. 3.2, а, б,при относительно небольших плотностях мощности электронного пучка (102...103 Вт/см2) форма зоны проплавления имеет такой же характер, как для традиционных процессов газовой и дуговой сварки. По мере увеличения плотности мощности электронного пучка (105…106 Вт/см2) наряду с процессами плавления начинается интенсивное испарение металла с поверхности сварочной ванны. Это приводит к деформации жидкого металла под действием реактивных сил давления паров, к углублению сварочной ванны и получению швов с глубоким проплавлением при соотношении глубины шва к его ширине до 10:1 и более (рис. 3.2, в). По чисто внешним признакам такое проплавление часто называют кинжальным; швы с кинжальным проплавлением дают ряд преимуществ по сравнению со сварными швами традиционной формы (полусферической). Кинжальное противление дает возможность за один проход сварить без разделки кромок детали толщиной до 50... 100 мм, в то время как при дуговой сварке для этой цели необходима разделка кромок и несколько десятков проходов. Глубокое проплавление позволяет получать сварные соединения принципиально новой формы, не доступные для других способов сварки плавлением.
|
Возможность получения при электронно-лучевой сварке ванны расплавленного металла малого объема позволяет резко снизить сварочные деформации и сваривать конструкции из уже окончательно обработанных деталей и узлов с минимальной последующей размерной обработкой или вовсе без нее. При этом возможна также сварка изделий в термообработанном состоянии (например, после закалки), так как зона разупрочнения получается достаточно малой, что не сказывается на общей работоспособности изделия в целом. По такому принципу сваривают блоки шестерен коробок передач автомобилей и станков, шевронные шестерни силовых передач - это значительно снижает трудоемкость их изготовления. При электронно-лучевой сварке можно получать швы малых размеров, и эти «прецизионные» швы широко используются в конструкциях различных радиоэлектронных схем и устройств, где сварку часто приходится вести с применением микроскопа.
Наконец, вакуум как защитная среда при сварке для целого ряда химически активных и тугоплавких металлов (вольфрам, молибден, тантал, цирконий, титан и др.) и сплавов обеспечивает значительно более высокие показатели свойств сварного шва, чем сварка в инертных газах (Аr и Не). Поэтому целый ряд сварных конструкций из этих материалов изготовляют исключительно при помощи электронно-лучевой сварки.
Фотонно-лучевые источники
Практическое применение волновой теории света и усовершенствование технологии изготовления оптических линз, стекол и зеркал позволили создать целый ряд разнообразных оптических приборов. Была установлена принципиальная возможность фокусировки светового пучка на относительно небольших поверхностях и концентрации энергии, достаточной для разогрева и плавления различных материалов. В качестве источника светового излучения использовали Солнце.
|
Устройства для технологического применения солнечной энергии в земных условиях имеют до сих пор сугубо экспериментальный характер, так как они требуют непрерывного слежения за перемещающимся относительно Земли Солнцем и зависят от состояния атмосферы. Вместе с тем возможность использования даровой солнечной энергии, плотность мощности которой составляет в среднем около 400 Вт/м2, стимулирует развитие различных способов ее преобразования в другие виды энергии (прежде всего в тепловую и электрическую).
Создание лазеров позволило широко применять их в различных исследованиях для передачи информации, для связи и измерения расстояний с большой точностью. Особое место занимает «лазерная технология» как группа процессов, использующих мощное излучение лазера для нагрева, плавления, испарения, сварки и резки материалов. Это направление начало развиваться с 60-х годов XX в., и в настоящее время лазер рассматривают как один из наиболее перспективных лучевых источников энергии.
В некоторых областях технологического применения с лазером конкурируют электронный луч и полихроматические источники света, что связано прежде всего с более простым в изготовлении и эксплуатации оборудованием для осуществления процессов, в которых используются эти источники.
Полихроматический свет
Обычное световое излучение часто называют полихроматическим светом, так как оно состоит из целого ряда электромагнитных волн различной длины, лежащих в видимой области оптического диапазона спектра электромагнитного излучения. Этот диапазон условно делится на различные области, границы которых Приведены в табл. 3.1.
Полихроматическое излучение обычно возникает в результате нагрева тел, когда возбуждаются составляющие их атомы и электроны. При переходе с дальних орбит на ближние они излучают электромагнитные колебания. Это излучение существует в виде отдельных квантов; энергия кванта
(3.10)
|
где h = 6,625 • 10-34 Дж- с - постоянная Планка; v - частота колебаний, является одной из основных характеристик кванта света -фотона.
В обычных условиях атомы вещества излучают одновременно кванты различной энергии, так как переход электронов с одних орбит на другие не носит организованного характера, что и приводит к полихроматичности излучения. В зависимости от температуры тела изменяется его энергетическая светимость (она по закону Стефана - Больцмана пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры тела: R = σ T) и по мере увеличения температуры спектральный максимум излучения сдвигается в сторону уменьшения длины волны.
Поскольку применение энергии света для тех или иных технологических процессов связано с фокусировкой луча, полихроматичность играет в данном случае отрицательную роль. Полихроматический свет при прохождении через линзу фокусируется в виде пятна довольно значительных размеров, так как волны раз личной длины по-разному преломляются при прохождении через стекло. Это явление носит название хроматической аберрации и значительно ограничивает возможности обычных полихроматических источников.
По законам дифракции наименьший размер сфокусированного пятна равен длине волны X и для оптического диапазона составляет ≈ 1 мкм. Полихроматичность увеличивает этот размер до сотен и тысяч микрометров, в результате чего максимальная плотность мощности в пятне нагрева в данном случае не превышает 3 кВт/см2, что соизмеримо с нагревом пламенем горелки и на 4-6 порядков меньше, чем для монохроматического луча лазера. Кроме того, фокусировка ухудшается в связи с тем, что геометрические параметры применяемых фокусирующих линз и зеркал со сферическими поверхностями имеют отклонения от значений, требуемых для точной фокусировки. Ухудшает фокусировку и то! что светящееся тело обычно имеет конечные размеры и проецируется в виде определенной геометрической фигуры.
Вместе с тем простота использования света для нагрева определяет некоторые области его применения. Это прежде всего различные солнечные печи и нагреватели, где при помощи специальных рефлекторов возможны нагрев и плавление различных материалов. Однако промышленного распространения эти установки не получили. Более целесообразным в промышленности считается использование не солнечной энергии, а специальных высокоинтенсивных источников полихроматического света типа ламп накаливания или дуговых (газоразрядных) ламп. Эти лампы выполняют в корпусах из плавленого термостойкого кварца - поэтому иногда их называют кварцевыми. Они предназначены для технологических целей, имеют мощность до нескольких десятков кВт. Кварцевые лампы без всяких дополнительных систем фокусировки позволяют нагревать обрабатываемые детали до температур 600... 1200 К, а с системами Фокусировки - до 1800...2000 К, что вполне достаточно для плавления ряда материалов.
|
На практике в качестве источника энергии для светолучевой сварки и пайки используют сфокусированный полихроматический свет дуговых ксеноновых ламп. В качестве источника излучения используют дуговые ксеноновые лампы сверхвысокого давления ρ л = 3,5...9,5 МПа) мощностью 3...10 кВт. Такого типа лампы имеют компактную светящуюся дугу с высокой яркостью 600... 1000 Мкд/м2) и дают непрерывный спектр излучения, близкий к солнечному, с диапазоном длин волн λ = 0,2...2,4 мкм, занимающий в оптическом диапазоне ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области в процентном соотношении 9:35:56. Модуль лучистого нагрева (рис. 3.3) представляет собой эллипсоидный отражатель 2, в одном из фокусов которого располагается источник излучения 1. Отражатели, выполненные, как правило, из алюминиевых сплавов, позволяют получать на обрабатываемой поверхности плотность мощности до 3 кВт/см2 при площади пятна нагрева в 2 фокусе 5... 10 мм2 с мощностью лучистого нагрева до 2 кВт. Таким оптическим источником теплоты вполне можно сваривать детали толщиной до 2 мм для большинства металлических материалов.
Если процесс идет в вакууме или другой газовой защитной среде, световое излучение вводят в камеру через специальный (обычно кварцевый) иллюминатор. Основными достоинствами такого вида нагрева считаются отсутствие силового контакта с изделием и возможность плавного регулирования температуры.
|
|
Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...
Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...
Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!