Электронно-лучевая сварка ниобия

При электронно-лучевой сварке (ЭЛС) в вакууме ниобия и его сплавов, даже при разрежении 1?10^-4 мм рт. ст., содержание азота, кислорода и водорода в атмосфере меньше, чем при защите зоны сварки инертными газами. Поэтому наилучшие результаты при сварке ниобия получаются при электронно-лучевой сварке.

При электронно-лучевой сварке повышается скорость сварки до 41 мм/с, по сравнению со скоростью ручной дуговой сварки неплавящимся электродом в инертных газах (аргоне или гелии), что позволяет получить швы практически без зоны рекристаллизации. Сварку обычно выполняют при остаточном давлении в камере не более 1,33?10^-2 Па. Натекание в камеру не должно быть выше 4?10^-4 м³?Па/с. Повышение давления в камере влечет за собой ухудшение механических свойств сварных соединений и в первую очередь пластичности и вязкости.

Прочность шва ниобия без легирующих элементов ниже, чем основного металла (60-75% прочности рекристаллизованного металла). Дегазация расплавленного металла и его рафинирование от примесей внедрения, а также из-за особенностей термического цикла при ЭЛС происходит большее разупрочнение, чем от дуговой сварки в инертных газах. Для увеличения прочностных характеристик металла шва, в виде легирующих добавок, в ниобий вводя цирконий или ванадий. Прочностные и пластические характеристики сплавов с твердорастворным упрочнением находятся на уровне основного металла.

Сварной шов ниобия и его сплавов обладает довольно крупной зеренной структурой. Зона термического влияния (ЗТВ) имеет неравномерную структуру, но самые крупные зерна наблюдаются на участке непосредственно примыкающему к сварному шву. При электронно-лучевой сварке ниобия и его сплавов ЗТВ приблизительно в 3 раза меньше, чем при ручной дуговой сварке неплавящимся электродом в инертных газах.

Наиболее часто в сварных соединениях ниобиевых сплавов присутствуют дефекты в виде пор, реже в виде трещин. В большинстве случаем причиной для образования вышеуказанных дефектов является сварка ниобия и его сплавов, загрязненных примесями внедрения. Для предупреждения появления трещин электронно-лучевую сварку необходимо вести наиболее узким электронным пучком, что в свою очередь уменьшает внутренние деформации. В свою очередь для борьбы с пористостью применяют дополнительную очистку и дегазацию кромок. Одним из методов борьбы с пористостью являются дополнительная очистка и дегазация кромок при помощи подогрева их расфокусированным пучком.

Ориентировочные режимы электронно-лучевой сварки ниобия и его сплавов