Svařování svazkem elektronů



Podobné dokumenty
Nikl a jeho slitiny. Ing. David Hrstka, Ph.D. -IWE

Svafiování elektronov m paprskem

Sorpční vývěvy. 1. Vývěvy využívající fyzikální adsorpce (kryogenní vývěvy)

Nauka o materiálu. Přednáška č.11 Neželezné kovy a jejich slitiny

Netřískové způsoby obrábění

Okruh otázek s odpověďmi pro vstupní test.

VÝROBKY PRÁŠKOVÉ METALURGIE

METODA FSW FRICTION STIR WELDING

KATALOG NÁSTROJŮ PRO OBRÁBĚNÍ

Obloukové svařování wolframovou elektrodou v inertním plynu WIG (TIG) - 141

Seznam technických norem pro oblast svařování 3/2016

TOOLS NEWS B228CZ. Řada čelních stopkových fréz CERAMIC END MILL. Ultravysoká produktivita pro niklové žáruvzdorné slitiny

Zvyšování kvality výuky technických oborů

TECHNOLOGIE POVRCHOVÝCH ÚPRAV. 1. Definice koroze. Soli, oxidy. 2.Rozdělení koroze. Obsah: Činitelé ovlivňující korozi H 2 O, O 2

KA 19 - UKÁZKOVÝ PROJEKT

42 X X X X. X X Hutní skupina. Pořadové číslo slitiny Sudé tvářené Liché - slévárenské

Svařování tlakem Podstata metody záleží ve vzájemném přiblížení spojovaných součástí na vzdálenost odpovídající řádově parametru krystalové mřížky.

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Hradec Králové, Vocelova 1338, příspěvková organizace

STROJÍRENSKÁ TECHNOLOGIE I - přehled látky

Úvod. Povrchové vlastnosti jako jsou koroze, oxidace, tření, únava, abraze jsou často vylepšovány různými technologiemi povrchového inženýrství.

Dělení a svařování svazkem plazmatu

Téma č obor Obráběcí práce, Zámečnické práce a údržba/strojírenská technologie. Neželezné kovy

Elektronová mikroskopie a mikroanalýza-2

MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

Aplikace 90 W. Pneumatické brusky s kleštinovým upínáním VŠEOBECNÉ POUŽITÍ ROZSÁHLÝ VÝBĚR ZE SORTIMENTU VYSOKOOTÁČKOVÁ BRUSKA

OK SFA/AWS A 5.11: (NiTi3)

PBS TURBO TCR PDH. 1. Produkty společnosti PBS Turbo ( 5 typových řad ):

Základní stavební částice

Koroze. Samovolně probíhající nevratný proces postupného narušování a znehodnocování materiálů chemickými a fyzikálněchemickými vlivy prostředí

Kovové povlaky. Kovové povlaky. Z hlediska funkce. V el. vodivém prostředí. velmi ušlechtilé méně ušlechtile (vzhledem k železu) tloušťka pórovitost

Moderní způsoby vrtání, vrtání magnetickou vrtačkou, nové typy vrtáků

Klasifikace a značení podle mezinárodní normy ISO 17672

Svařování plamenem nebo plamenové svařování patří mezi tavné metody svařování.

Ocelový tubusový stožár

VÝROBA TEMPEROVANÉ LITINY

Technologie I. Část svařování. Kontakt : michal.vslib@seznam.cz Kancelář : budova E, 2. patro, laboratoře

Povrchové kalení. Teorie tepelného zpracování Katedra materiálu Strojní fakulty Technická univerzita v Liberci Doc. Ing. Karel Daďourek, 2007

Nedestruktivní defektoskopie

Pájení. Ke spojení dojde vlivem difuze a rozpustnosti pájky v základním materiálu.

PŘÍDAVNÉ MATERIÁLY S VYSOKÝM OBSAHEM NIKLU PRO EXTRÉMNÍ TEPLOTY, VYSOCE KOROZIVZDORNÉ A SPECIÁLNÍ APLIKACE

ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ. Nové trendy v povrchových úpravách materiálů chromování, komaxitování

DeltaSpot Odporové svařování

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

PÁJENÍ. Osnova učiva: Druhy pájek. Předmět: Ročník: Vytvořil: Datum: STT první Jindřich RAYNOCH Název zpracovaného celku: PÁJENÍ A LEPENÍ

SPECIÁLNÍ METODY OBRÁBĚNÍ SPECIÁLNÍ METODY OBRÁBĚNÍ

Ultrazvukové svařování - 41

PATENTOVÝ SPIS ČESKÁ A SLOVENSKÁ FEDERATIVNÍ REPUBLIKA FR 87/ FEDERÁLNÍ ÚŘAD PRO VYNÁLEZY. (11) Číslo dokumentu:

Průměr vrtáku [mm] 11 06, 05, 01, 16 emulze ,1 0,1 0,1 0,2 0,2. 3 emulze 26 0,1 0,1 0,1 0,2 0,3. 43 emulze 33 0,3 0,3

Optimalizace montážní linky pro výrobu pólů. Jiří Kuběja

HETEROGENNÍ SVAROVÉ SPOJE V ENERGETICE

PŘÍDAVNÉ MATERIÁLY PRO LEHKÉ KOVY SVAŘOVÁNÍ A PÁJENÍ HLINÍKU A JEHO SLITIN SVAŘOVÁNÍ HOŘČÍKU, SVAŘOVÁNÍ TITANU

Dnové vypouštěcí ventily - diskové

Energeticky redukovaný krátký světelný oblouk ke spojování tenkých plechů a smíšených spojů

Slévárny neželezných kovů

Mgr. Ladislav Blahuta

Slévárenské slitiny. Slévatelnost - schopnost slévárenských slitin vytvářet kvalitní odlitky - přispívá k ní:

Katalog Výrobk 2009/2010

Konstrukční materiály pro stavbu kotlů

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

ZÁKLA L DY Y OB O RÁBĚNÍ Te T o e r o ie e ob o r b áb á ě b n ě í n, z ák á lad a n d í n d r d uh u y h třísko k v o éh é o h o obrábění

05 Technické materiály - litina, neželezné kovy

CTR 750 EV NABÍDKOVÝ LIST. Pilous ,9 1,1 mm

Snímače průtoku kapalin - objemové

TECHNOLOGIE I. Autoři přednášky: prof. Ing. Iva NOVÁ, CSc. Ing. Jiří MACHUTA, Ph.D. Pracoviště: TUL FS, Katedra strojírenské technologie

STANDARD DÍL 3 SVAROVÉ SPOJE

Metalografie ocelí a litin

Struktura svaru. Vzniká teplotně ovlivněná oblast změna vlastností

Katalog ORBITÁLNÍ DĚLENÍ & ÚKOSOVÁNÍ. >> CZ [ x Rev. 0913]

STRUKTURNÍ STABILITA A VLASTNOSTI SVAROVÝCH SPOJŮ OCELI T24

Analytické metody využívané ke stanovení chemického složení kovů. Ing.Viktorie Weiss, Ph.D.

Autor: Bc. Tomáš Zelenka Obor: Fyzikální chemie povrchů

KERAMICKÉ PODLOŽKY. Základní informace o použití keramických podložek... F1 Přehled druhů v nabídce... F2

Využití výkonových laserů ve strojírenské praxi svařování, dělení a další technologie

TEORIE SLÉVÁNÍ. Autoři přednášky: prof. Ing. Iva NOVÁ, CSc. Ing. Jiří MACHUTA, Ph.D. Pracoviště: TUL FS, Katedra strojírenské technologie

KONVENČNÍ FRÉZOVÁNÍ Zdeněk Zelinka

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Speciální metody obrábění

Ústav anorganické chemie AV ČR, v.v.i.

Základní informace o wolframu

Polymorfismus kovů Při změně podmínek (zejména teploty), nebo např.mechanickým působením změna krystalické struktury.

MODERNÍ MATERIÁLY A TECHNOLOGIE PRO VÝROBU ZAŘÍZENÍ URČENÝCH K PRÁCI V KOROZIVNÍM PROSTŘEDÍ

Kvalitní brusivo. Brusné materiály na opracování kovů

LASER MATERIAL PROCESSING HARDENING AND WELDING. Stanislav Němeček Tomáš Mužík

P O N U K O V Ý L I S T

0100/ Závitová technologie pro vysokopevnostní spojení jednoduchá rychlá s vysokou životností

OK TUBRODUR Typ náplně: speciální rutilová. Ochranný plyn: s vlastní ochranou. Svařovací proud:

Povrchové kalení. Teorie tepelného zpracování Katedra materiálu Strojní fakulty Technická univerzita v Liberci Doc. Ing. Karel Daďourek, 2007

FRICTION STIR WELDING (FSW)

Závitníky Shark žraloci s vysokým výkonem

Návrh řešení a eliminace deformací u tlakově litých rámů bezpečnostních interkomů ze slitiny zinku

ÚSTAV KONSTRUOVÁNÍ seminář Degradace nízkolegovaných ocelí v. abrazivním a korozivním prostředí

LAHVOVÉ REDUKČNÍ VENTILY

KATALOG NÁSTROJŮ PRO OBRÁBĚNÍ

TRMICKÁ ENERGETICKÁ STROJÍRNA s. r. o. VÝMĚNÍK VTXDR PRŮVODNÍ TECHNICKÁ DOKUMENTACE

Postupy. Druh oceli Chemické složení tavby hmotnostní % a) Značka Číselné označení. Mn P max. S max 0,40-1,20 0,60-1,40

Neželezné kovy a jejich slitiny. Al, Cu, Ti, Mg, Ni, Mo, Sn, Pb a jejich slitiny

Technologie I. Pájení

ZÁKLADNÍ KOVY, HUTNÍ A KOVODĚLNÉ VÝROBKY

HCR1325 Obrábění oceli zapichováním a upichováním. Nové produkty pro obráběcí techniky. Březen 2015

OK TUBRODUR Typ náplně: speciální rutilová. Ochranný plyn: s vlastní ochranou. Svařovací proud:

Transkript:

Svařování svazkem elektronů RNDr.Libor Mrňa, Ph.D. 1. Princip 2. Interakce elektronů s materiálem 3. Konstrukce elektronové svářečky 4. Svařitelnost materiálů, svařovací parametry 5. Příklady 6. Vrtání svazkem elektronů

Princip Proud urychlených a zaostřených elektronů dopadá na materiál Při dopadu díky vysoké kinetické energii elektron proniká hluboko do materiálu Brzděním elektronu při srážkách s částicemi materiálu se maří pohybová energie elektronu a vzniká teplo Hustota energie elektronového svazku je až 10 5-10 9 Wcm -2 Kvůli volnému pohybu elektronů je nutné svařování provádět ve vakuu řádově 10-4 Pa

Průnik elektronů do materiálu Část elektronů předá svoji kinetickou energii krystalové mřížce (většinou v několika nepružných odrazech). Pro svařování je důležité, aby toto proběhlo u co největšího počtu elektronů. Hloubka vniku elektronů do materiálu je dána vztahem: Část primárních elektronů se od povrchu pružně (zcela bez nebo jen s částečnou ztrátou energie) odrazí. Některé vodivostní elektrony jsou primárními elektrony vyraženy do prostoru nad povrchem (jako tzv. sekundární elektrony). Jako při každé změně rychlosti elektronů vzniká i zde spojité (tzv. brzdné ) rentgenové záření., kromě tzv. charakteristického záření na určitých vlnových délkách charakteristických pro různé materiály. Část energie dodaná primárními elektrony se také spotřebuje na vyzářené světlo a teplo, ionizaci. Tyto jevy lze považovat za ztráty. Pohybují se v intervalu 10 40% energie svazku

Průnik elektronů do materiálu

Proces Po dopadu elektronů se materiál taví a sublimuje Vzniká válcová dutina obklopená roztaveným materiálem Díky vakuu páry kovu rychle expandují do vakua dutina se velmi rychle prohlubuje Hloubka dutiny závisí na kinetické pohybové rychlosti elektronů, rychlosti posuvu a materiálových vlastnostech

Fáze vzniku Key hole Tupý spoj Materiál se taví na povrchu Vznik key hole Key hole v plné tloušťce Svar po ztuhnutí

Schéma zařízení Elektronové dělo g Jednotka centrování svazku, stigmátor Fokusační čočka b senzorika svařenec manipulátor

Elektronové dělo Žhavená katoda - vlákno. Vyrobená z W drátu. Nižší životnost, velké ztráty. Pro velké výkony se používá pásek z wolframu

Zaostřovací systém Používá se elektromagnetická čočka. Je tvořena cívkou s pólovými nástavci Tvar nástavců určuje optické vlastnosti čočky. Z optického hlediska jen optická spojka

Čerpací systém Předvakuum je vytvářeno pomocí rotačních olejových vývěv Hlavní čerpání je pomocí turbomolekulárních vývěv.

Rychlost ohřevu pro různé materiály Doby potřebné pro dílčí etapy procesu odpařování materiálu elektronovým svazkem při urychlovacím napětí 50 kv a plošné hustotě výkonu 10 4 W/mm2. Doba ohřevu (mikrosekund) potřebná k zahřátí povrchu: Al Ag Cu Fe Mg Mo Ni Ti W Zr k bodu tání 3,026 1,162 2,120 3,499 3,368 3,406 3,310 4,477 2,313 2,596 k bodu varu 13,66 3,184 6,165 7,603 7,743 7,827 8,261 10,60 4,751 6,898 k odpaření 70,75 15,38 30,97 40,47 35,26 40,55 41,38 56,74 28,28 12,89

Rychlost vniku elektronového svazku do materiálu Při vysoké hodnotě plošné hustoty výkonu se materiál v zasažené tenké vrstvě za dobu velmi krátkou (desítky mikrosekund) přemění na páru. Jakmile k tomu dojde, změní se podmínky pro výměnu energie primárních elektronů s částicemi zasažené látky tak, že svazek předává v oblasti vyplněné párou podstatně méně energie (na jednotku objemu) která se spotřebuje na zvyšování teploty páry nad bod varu a ionizaci molekul. Při zanedbání tohoto procesu lze vypočíst rychlost vniku svazku do materiálu v mm.s -1. Urychlovací napětí je 50 kv. Al Ag Cu Fe Mg Mo Ni Ti W Zr Mezní rychlost 274,8 324,9 189,1 165,0 855,5 126,9 142,5 205,6 96,16 800,4

Výsledky působení elektronového svazku na materiál Podle daných podmínek a volby parametrů můžeme měnit výsledný účinek svazku, tj.tvar a rozměry oblasti působením svazku ovlivněné, v širokých mezích. Ovlivněná změnou struktury je především ta část, která prošla změnou skupenství. Její nejbližší okolí mohlo být přitom ovlivněno tepelně v důsledku zahřátí vedením tepla od roztavené oblasti. Ta může mít různý tvar a rozměry, v závislosti na celkovém výkonu svazku, jeho plošném rozložení, době působení a vlastnostech materiálu.

Svařovací parametry Urychlovací napětí. Volíme blízké maximu zařízení ale svařovací proces tímto neřídíme. Udává se v kv. Proud svazku. Základní svařovací parametr. Příliš velký prou způsobuje rozprašování taveniny. Vhodná senzorika to dokáže řídit. Svařovací výkon = U a x I b Příklad: 50000 x 0,04 = 2000 W = 2 kw

Svařovací parametry Zaostření. Při tloušťkách do 10 mm se zaostřuje na povrch materiálu. Jinak cca do 1/3 tloušťky Rychlost posuvu. Vyšší rychlosti posuvu mohou vést ke svarovým vadám a zhrubnutí svarové housenky

Vliv vakua na vlastnost svazku Zařízení se středním vakuem Zařízení s vysokým vakuem < 1 x 10-4 mbar < 1 x 10-4 mbar < 5 x 10-2 mbar < 5 x 10-4 mbar Lze použít pro Cu, Al, ocel Využití pro reaktivní materiály Ti, Zr, Nb

Svařitelnost Hliník a slitiny Svařitelný až na vyjímky Beryllium Beryliová měď Litina Měď Zlato Hastelloy Inconel Kovar Slitiny hořčíku Molybden Monel Nikl Slitiny niklu Platina Stříbro Nerezové oceli Nízkouhlíkaté oceli Středně uhlíkaté oceli Vysoce uhlíkové Tantal Titan Wolfram Slitiny zinku Zirkon Lze svařit, ale vznikají toxické produkty Dobře svařitelná, nutná deoxidace Nesvařitelné všechny typy Lze svařit, může být problém s pórovitostí svaru Svařitelné Svařitelný Dobře svařitelný Dobře svařitelný nepokovený. Při pokovení Au nebo Ni způsobuje svarové vady Svařitelné při použití speciálních technik Velmi dobře svařitelný Svařitelný, kujný svar Svařitelný, kujný svar Perfektně svařitelné Svařitelná Svařitelné Dobře svařitelné kromě ocelí s vyšším obsahem C Do 0,2% C svařitelné V intervalu 0,2 0,5% C svařitelné ale s předehřevem a dohřevem Nad 0,5% C nesvařitelné. Svařitelný, kujný svar Svařitelný, kujný svar Svařitelný, ale možný křehký svar Nevařitelné Svařitelný, kujný svar.

Svařitelnost

Legislativa ČSN EN 1011-7 Svařování Doporučení pro svařování kovových materiálů Část 7: Elektronové svařování

Výhody Poskytuje svary s vysokou štíhlostí až 1:50 Velmi malá tepelně ovlivněná oblast (tedy i malá smrštitelnost a deformace) Vakuum zabraňuje kontaminaci svaru nežádoucími plyny Svařovací rychlosti až 10x vyšší v porovnání s metodou TIG Možnost svaru průvarem přeplátováním Lze svařovat i kovy běžně nesvařitelné Velmi snadné změny svazku elektronů snadná regulace hloubky svaru Svařování bez přídavného materiálu

Nevýhody Svařování ve vakuu prodlevy kvůli čerpání a zavzdušnění komory Problematické svařování velkých svařenců omezení velikostí komory a vstupní propusti Při urychlovacích napětích nad 15 kv vzniká RTG záření nutnost ochrany obsluhy Složitější manipulace s obrobkem ve vakuu Problematické svařování vysoceuhlíkatých materiálů

Srovnání EB MAG 150 mm silný svar Počet svarů: 1 157 Svařovací čas na metr [min]:8.3 314 Přídavný materiál na metr[kg]:0 32 Závěr: Kratší svařovací čas, úspora materiálu Štíhlejší svar Jednoznačně větší efektivita pro svařování EB! EB svar 1 průchod MAG svar 157 průchodů

Příklady Bronz/ocel 30 mm Hliník 40 mm měď 60 mm Svar 150 mm Nerez ocel 2 mm

Příklady Vakuová příruba Část převodovky Ultravakuový díl Vlnovec pro vakuum

Zařízení pro svařování EB

Zařízení pro svařování EB

Svařování s vyvedením svazku elektronů do vzduchu

Děrování svazkem elektronů Penetrační hloubka závisí na energii elektronů (urychlovacím napětí a proudu) Vytváří se key hole obklopená stěnou tekutého kovu Po plné penetraci dochází k odpaření plastového materiálu. Rychle se rozpínající páry vypláchnou taveninu z otvoru.

Děrování svazkem elektronů Využití: Ekonomická technika pro vytváření velkého množství děr v kovových materiálech Vysoká produktivita až 3000 otvorů za sec. Možnost vytvářet různé tvary otvorů od válcových po kónické a pod úhlem k povrchu, štíhlost až 1:20 Spalovací komora Průměr otvorů v rozsahu 0,08 2,0 mm Tloušťka materiálu do 10 mm chladící otvor

Další příklady děrování Odstředivka pro výrobu skelného vlákna Filtr pro papírenský průmysl

Povrchové kalení svazkem elektronů Oceli s obsahem uhlíku > 0.18% Výhody vakua: žádné změny barvy, vodíkové křehnutí, redukce pórovitosti, odpaření nečistot Přesné a dynamické tvarování svazku umožňuje přizpůsobit se požadovaným zónám kalení na dílci. Zakalené plochy jsou dobře definovatelné vždy jen tak, kde to potřebné Hloubka prokalení se pohybuje v rozmezí 0,1 1,7 mm

Příklady kalení svazkem elektronů materiál: 12 070 Hloubka prokalení:1,0 + 0,3 mm tvrdost: 58 HRC materiál: GLS 250 hloubka prokalení: 1,0 mm tvrdost: 60 HRC materiál: AlMg hloubka prokalení: 1,0 + 0,3 mm tvrdost: 58 HRC material: 19 522 hloubka prokalení: 0,6 + 0,3mm tvrdost: 59 + 2 HRC