Рабочие камеры для ЭЛС

Рабочие камеры.
Ввиду необходимости вакуума в камере, где образуется и формируется поток электронов, в большинстве случаев при электронно-лучевой сварке и само изделие размещают внутри вакуумной камеры, чтобы устранить рассеяние электронов на атомах и молекулах газов. Это также обеспечивает хорошую защиту металла шва. Но с другой стороны, это существенно ограничивает возможности применения такого способа сварки главным образом вследствие ограничения размеров свариваемых изделий и малой производительности процесса, так как много времени уходит на подготовку деталей к сварке. Поэтому наряду с высоко вакуумными установками разрабатывают и такие, где электронный луч выводится из камеры пушки, в которой поддерживаете* высокий вакуум, и сварка производится в низком вакууме (10-2 — 10-1 мм рт. ст.).
Специальные установки разрабатывают для микросварки в производстве модульных элементов и различного рода твердых радиосхем. Особенности заключаются в первую очередь в точном дозировании тепловой энергии, перемещении луча по изделию с помощью отклоняющих электрических и магнитных полей, совмещении нескольких технологических функций, выполняемых электронным лучом в одной камере. Поскольку вакуумные камеры в вакуумные системы стоят наиболее дорого, рациональности выбор* их конструкций уделяется большое внимание.
Все из существующих конструкций можно разделить условие на следующие группы: 1) универсальные установки для сварке изделий средних размеров; 2) универсальные и специализированные для микросварки малогабаритных деталей; 3) специализированные установки для сварки изделий малых и средних размеров 4) установки для сварки крупногабаритных изделий с полной герметизацией; 5) установки для сварки крупногабаритных изделий с частичной герметизацией места стыка; 6) установки для сварки в промежуточном вакууме.
Установки первой группы предназначены в основном для использования в исследовательских и заводских лабораториях а также в промышленности при единичном и мелкосерийном производстве. Они имеют вакуумные камеры объемом 0,001-4,0 м; и манипуляторы для перемещения свариваемых деталей, позволяющие осуществлять возможно более универсальные перемещения при выполнении сварных швов. Такие установки снабжают также системами наблюдения за областью сварки. Электронная пушка стационарная или перемещается внутри камеры с целью начальной установки луча на стык.
Установки для сварки крупногабаритных деталей отличаются наличием дорогостоящих вакуумных камер большого объема куда детали помещаются целиком. Часто электронные пушки которые имеют гораздо меньшие размеры, чем изделие, размещают внутри камеры. Сварной шов выполняется при перемещении самой электронной пушки. Иногда, особенно при сварке обе чаек кольцевыми швами, на камере размещают несколько пушек позволяющих за счет ликвидации продольного перемещения изделия также уменьшить размеры камеры.
Для снижения затрат на оборудование и повышения производительности установок последние выполняют иногда лишь с местным вакуумированием в области свариваемого стыка. Тогда откачиваемый объем сокращается, размеры установки в целом также получаются меньше, чем в том случае, если все изделие помещать в камеру. Иногда, например при сварке трубопроводов непосредственно при их укладке, без местного вакуумирования, задачу решить не представляется возможным.

В некоторых случаях рабочая камера установки может быть откачана лишь до промежуточного вакуума (10-1 — 10~2 мм рт. ст.). Диффузионный насос для откачки рабочей камеры становится ненужным (для камеры пушки он по-прежнему необходим, но малой мощности и малогабаритный). В таких установках лучепровод, соединяющий камеру пушки с камерой детали, проектируют с учетом создания необходимого перепада давлений между камерами; иногда в лучепроводе предусматривают даже промежуточную ступень откачки.
В электронно-лучевых установках особо важное значение приобретает точность изготовления и сборки свариваемых деталей и слежение за положением луча относительно свариваемого стыка. В системах слежения используют вторично-эмиссионные датчики, сигнал с которых преобразуется и направляет электронный луч на стык с помощью отклоняющих катушек.
Принцип работы такой системы заключается в следующем. При попадании электронного луча на поверхность металла из последнего выбиваются вторичные электроны, летящие в обратном направлении в камеру. Поставленынй на их пути датчик выделяет сигнал, пропорциональный их количеству, и передает его в систему управления положением луча. Число вторичных электронов зависит от состояния и формы поверхности металла, на которую попадает луч. Их число максимально при гладкой поверхности, пер-пендикулярной лучу, и уменьшается, если луч пересекает неровности. При попадании луча в глубокие полости число вторичных электронов уменьшается практически до нуля, так как все они поглощаются стенками полости.
Разработанная для контроля за положением луча относительно стыка система типа "Прогноз" работает следующим образом. Луч, сваривающий металл, периодически с частотой 20-50 Гц выводится из ванны, на большой скорости пересекает стык перед сварочной ванной (на расстоянии 5-7 мм) и мгновенно возвращается обратно. Вывод луча из ванны столь кратковременен, что на параметрах шва это не сказывается.
При пересечении лучом стыка происходит скачкообразное изменение сигнала вторичных электронов. Положение этого импульса сравнивается с положением луча при отсутствии тока в отклоняющей системе и при необходимости автоматически корректируется непосредственно в процессе сварки. Такая система обеспечивает точность слежения за стыком, исчисляемую сотыми долями миллиметра, и является исключительно быстродействующей.
В систему "Прогноз" заложены блоки, позволяющие управлять перемещениями луча, необходимыми в технологическом отношении: вести сварку с продольными, поперечными и кольцевыми колебаниями луча, выполняемыми с различной заданной скоростью и по различному закону.