Svařování elektronovým svazkem

Základní informace o technologii

Svařování elektronovým svazkem je jedním z tavných způsobů svařování, který využívá pro ohřev spojovaných materiálů fokusovaný svazek elektronů s vysokou energií. Při dopadu se kinetická energie elektronů přemění v teplo, které je využito k ohřevu svařovaných součástí. Svařování probíhá zpravidla bez přídavného materiálu. Díky tzv. hloubkovému efektu lze, v závislosti na parametrech svářečky, svařovat značné tloušťky materiálu na jeden průchod – přes 10 cm v nerez oceli. Zdrojem elektronů je tzv. elektronová tryska (viz populární prezentace). Zde jsou elektrony získávány z termoemisní katody, urychleny elektrickým napětím 30 kV až 200 kV a do místa svaru zaostřeny pomocí elektronové optiky. Celý proces svařování probíhá ve vakuu (10−2 až 10−3 Pa), protože elektronový svazek je rozptylován molekulami vzduchu. Velikost svařence je tak omezena velikostí vakuové pracovní komory, vznikají ztrátové časy nutné pro její vyčerpání a nelze svařovat kovy s vysokou tenzí par, jako např. Zn, Cd, Mg. Na druhé straně funguje vakuum jako „ochranná atmosféra“ a umožňuje svařovat i reaktivní kovy, jako např. Ti. V praxi se prosazují i uspořádání, kdy svařování probíhá v nízkém vakuu nebo na vzduchu. Podrobnější informace o technologii lze čerpat např. z monografií1. Přes svoji vysokou finanční náročnost si elektronové svařování díky svým charakteristickým a unikátním vlastnostem vydobylo pevné postavení v mnoha významných průmyslových odvětvích, jako např. v automobilovém, jaderném, kosmickém a leteckém průmyslu. K jeho hlavním výhodám patří:
Zkušební průvary
Obr. 1. Zkušební průvary
Profily typických svarů elektronovým svazkem
Obr. 2. Profily typických svarů elektronovým svazkem
  • vysoký poměr hloubka/šířka svaru (podle parametrů až 25/1) s charakteristickým nožovým průřezem viz obr. 1 a obr. 2)
  • hluboké průvary na jeden průchod (díky hloubkovému efektu)
  • svařování kovových materiálů bez ohledu na jejich tavicí teplotu
  • minimální tepelně ovlivněná oblast
  • minimální deformace
  • velká produktivita svařování
  • čistota svaru, vakuové přetavení kovu

Zásady pro konstrukci svarového spoje

Svařování probíhá bez přídavného materiálu. Aby došlo ke slití tavených kovů v místě svaru, musí svařované součásti k sobě těsně přiléhat čistými (bez kontaminace řeznou kapalinou, brusivem apod.) a hladkými plochami. Aby došlo k rovnoměrnému zahřívání materiálu obou svařovaných dílů, je lépe, když mají v místě svaru stejnou tloušťku