Svařování elektronovým svazkem

Svařování elektronovým svazkem patří mezi tavné způsoby spojování materiálů a používá se k němu fokusovaný svazek elektronů s vysokou energií 30 keV až 200 keV. Při dopadu elektronů je jejich kinetická energie přeměněna v teplo, které lokálně ohřívá svařované součásti. Svařování probíhá zpravidla bez přídavného materiálu a v závislosti na parametrech aparatury lze na jeden průchod spojovat značné tloušťky materiálu . Celý proces probíhá ve vakuu o tlaku 10⁻² až 1⁰⁻³ Pa, které funguje jako „ochranná atmosféra“ umožňující svařovat i reaktivní kovy (např. Ti). Nelze však svařovat kovy s vysokou tenzí par (např. Zn, Cd, Mg). Přes vysokou finanční náročnost si elektronové svařování svými charakteristickými a unikátními vlastnostmi vydobylo pevné postavení v mnoha významných průmyslových odvětvích, jako např. v automobilovém, jaderném, kosmickém a leteckém průmyslu. 

K hlavním výhodám elektronového svařování patří:

• vysoký poměr hloubky svaru k jeho šířce, blížící se hodnotě 25:1, a to s charakteristickým nožovým průřezem,
• hluboké průvary na jeden průchod (až desítky centimetrů),
• svařování kovových materiálů bez ohledu na jejich tavicí teplotu,
• minimální rozměr tepelně ovlivněné oblasti a následně i její minimální deformace,
• vysoká produktivita svařování,
• čistota svaru, vakuové přetavení kovu.

Pracoviště ÚPT je vybaveno třemi elektronovými svářečkami vlastní výroby, které mají válcovou komoru a manipulátor zajišťující rotaci a vertikální posuv svařované součásti. U všech aparatur může být poloha elektronového děla na komoře volena tak, že jeho osa je buď kolmá na osu rotačního manipulátoru nebo s ní rovnoběžná a je tedy možné provádět radiální nebo axiální svary. Technické parametry systémů jsou následující:

• Modernizovaná elektronová svářečka ES-2 s komorou o průměru 600 mm a hloubce 490 mm je vybavena elektronovou tryskou 50 kV/1,5 kW.
• Stolní elektronová svářečka SES-1 s komorou o průměru 235 mm a hloubkou 165 mm umožňuje zvětšit komoru pomocí nástavců a obsahuje elektronovou trysku 50 kV/1,5 kW. Svařenec je možné pozorovat v režimu rastrovacího elektronového mikroskopu (REM režim).
• Experimentální stolní elektronová svářečka MEBW-60/2-E má komoru se stejnými rozměry jako SES-1, ale je vybavena elektronovou tryskou 60 kV/2 kW. Elektronika svářečky je plně digitalizovaná a přes ovládací pult lze svařovat v několika základních režimech. Ovládání procesu přes osobní počítač umožňuje i pokročilé režimy jako svařování po křivce a gravírování (lokální řízené přetavování povrchu).

Aplikace elektronové svářečky:

• vakuové komponenty (fitinky, ventily),
• komponenty pro jadernou energetiku (např. tepelné výměníky),
• kombinace kovů s rozdílnými fyzikálními vlastnostmi (např. hliník s titanem, niklem nebo stříbrem, měď s nerezí, titan s ocelí apod.),
• svařování těžko tavitelných kovů jako molybden nebo wolfram,
• svařování reaktivních kovů jako zirkon apod.