Pagrindiniai procesų kintamieji EBW

Šiame straipsnyje apžvelgiami keturi pagrindiniai procesų kintamieji, esantys elektroninio pluošto suvirinimo sistemoje (EBW). Proceso kintamieji yra: 1. Pagreičioji įtampa 2. Sijos galia 3. Sijos taško dydis 4. Suvirinimo greitis.

Proceso kintamasis # 1. Spartinimo įtampa:

Didėjant pagreičio įtampai, suvirinimas padidėja. Aukštos įtampos sistema (70-150 Kv) leidžia smulkesnius taškus, ilgesnį židinio nuotolį ir didesnius darbo atstumus. Tokiu būdu ilgų ginklų ir darbų atstumų arba siaurų, lygiagrečių šonų suvirinimo atveju pagreičio įtampa turėtų būti padidinta, kad būtų gautas didžiausias židinio nuotolis, 14.6 pav. Taip yra todėl, kad padidinus pagreičio įtampą, tam tikros galios nustatymui reikalinga šviesos srovė mažėja proporcingai.

Taigi, kai mažiau spindulių elektronų atstumti vienas kitą, siauresnis spindulys formuojamas taip:

Tačiau aukštos įtampos sistemai ginklai yra ilgesni ir reikalingi aukštos įtampos izoliacija, todėl būtina, kad šautuvas būtų laikomas stovint ir darbas būtų perkeliamas po juo.

Ta pačia spindulio galia, bet mažesnė pagreičio įtampa, darbinis atstumas yra trumpesnis ir sijos yra labiau konvergencinės. Toks ginklas, jei jis laikomas stacionarus, komanduotų mažesnę darbo sritį, todėl jie dažnai yra suprojektuoti taip, kad jie būtų perkelti į stacionarų darbą, laikomą vakuuminėje kameroje.

Proceso kintamasis # 2. Beam Power:

Kiekvieno elektrono kinetinė energija yra ½mv ^2, o v, tai yra, elektronų greitis yra proporcingas pagreičio įtampos kvadratinei šakniai, todėl kiekvieno elektrono energija yra proporcinga pagreičiojai įtampai. Kadangi elektronų, atvykstančių per laiko vienetą, skaičius yra tiesiogiai proporcingas pluošto srovei, spindulio galia gali būti išreikšta spartos įtampos ir sijos srovės, išreikštos vatais, produktu. Didinant sijos srovę, padidėja suvirinimo siūlių įsiskverbimas. Sijos galia, padalyta iš pluošto taško, esančio darbo paviršiuje, suteikia energijos tankį ir gali būti 5 x 10 ⁹ W / mm ² .

Elektros spindulio, kurio pagreičio įtampa yra 120 KV, ir 12, 5 mA pluošto srovės šilumą galima apskaičiuoti taip:

Todėl susidūrus su darbiniu paviršiumi 1507 džauliai per sekundę išleidžiami kaip šiluminė energija, kurios pluošto taško skersmuo yra 2, 5 mm; ši energija gali išgydyti 6 mm storio volframą esant 17000 ° C / sek. Sumažintas 0, 25 mm pločio skersmuo teoriškai gali duoti šimtą kartų didesnę kaitinimo spartą. Nors dalis šilumos energijos prarandama laidumo, garavimo ir spinduliuotės nuostolių dėka, tačiau nurodyta galia yra pakankamai didelė, kad būtų atsižvelgta į aukštą suvirinimo skvarbos ir suvirinimo pločio santykį, gautą naudojant elektronų sijas.

EBW vienetų galia gali būti nuo 1, 25 iki 60 KW, tačiau dažniau - nuo 3 iki 35 kW. Šie įrenginiai skirti tam, kad būtų suteikta tam tikra išėjimo įtampa ir sijos srovė, kaip parodyta 14.2 lentelėje.

Spindulio srovės įtaka 302 tipo nerūdijančio plieno įsiskverbimo gyliui, suvirintiems 11–25 mm / s važiavimo greičiu, parodoma kaip pagreičio įtampos funkcija, pav. 14.7.

14.7 pav. Sijos srovės įtaka suvirinimui

Proceso kintamasis # 3. Spindulio taško dydis:

Pluošto taško dydis darbe yra svarbus veiksnys, nes jis turi įtakos suvirinimo pločiui, taip pat energijos tankiui ir tokiu būdu skverbties-pločio santykiui. Priklausomai nuo pagreičio įtampos ir pluošto srovės, galima pasiekti nuo 0 iki 0–5 mm skersmens pluošto taško dydį. Tačiau nėra lengva gauti tokių mažų taškų.

Taip yra todėl, kad spinduliuose esantys elektronai juda skirtingais greičiais, o per elektromagnetinį lęšį jie patiria panašų poveikį kaip ir optinis lęšis. Taigi, išorinis spindulių kūgis yra sutelktas arčiau nei ašiniai spinduliai dėl jų artumo polių dalims magnetiniame lęšyje, kur lauko stiprumas yra didesnis.

Nors aukštos įtampos ir žemos spinduliuotės srovė yra palanki mažam taško dydžiui, tačiau labai sunku gauti norimą ilgą, siaurą tankią ir smulkiai fokusuotą elektronų pluoštą suvirinimui. Be to, dėl spindulio pasukimo per magnetinį lęšį, bet kokia asimetrija pasukama nenuspėjamu ir varginančiu būdu, atsižvelgiant į fokusavimo ir darbo atstumo pokyčius.

14.8 pav. Sijos, orientuotos į rutulio geometriją ir įsiskverbimą, poveikis

Staigiai fokusuotas spindulio taškas sukelia maksimalų efektyvų šilumos tankį, taigi jis sukuria siaurą lygiagretų šoną. Spindulio perstūmimas pernelyg sutelkiant arba nepakankamai fokusuojant padidėja darbo vietos paviršiaus dydis, dėl kurio gaunamas seklus arba Vee formos suvirinimo rutuliukas; šie efektai parodyti 14.8 pav.

Proceso kintamasis # 4. Suvirinimo greitis:

Tam tikram spindulio galios lygiui suvirinimo greitis turi didelį poveikį įsiskverbimui esant mažam važiavimo greičiui, kaip parodyta 14.9 pav. tačiau, kadangi greitis padidėja, jo poveikis įsiskverbimui mažėja. Be to, didėjant važiavimo greičiui sumažėja suvirinimo plotis.

EBW atveju sąvoka, kuri paprastai pripažįstama energijos sąnaudoms į darbą, yra džauliai, išreikšti vienodo ilgio suvirinimo ilgiu,

Energijos sąnaudos, J / mm = VI / S = P / S …… (14.2)

kur,

I = sijos srovė, amperai

P = pluošto galia, vatai arba džauliai / sek

S = suvirinimo greitis, mm / sek.

EBW kintamieji gali būti interpoliuojami grafiškai, naudojant lygtį (14.2) kartu su duomenimis apie skirtingo metalo storio suvirinimą. 14.10 pav. Pateikiami tokie duomenys, pagrįsti sąlygomis, nustatytomis kai kuriems lydiniams, dažniau suvirintiems šiuo procesu. Tokie grafikai yra naudingi nustatant pradinio galios ir važiavimo greičio nustatymo reikalavimus tam tikro storio tam tikro lydinio suvirinimui.