7.1.5. Сварка лазерным лучом (рис. 7.
5). При сварке лазерным лучом источником тепловой энергии служит сконцентрированный световой луч, получаемый в специальных установках, называемых лазерами. В настоящее время основное применение имеют рубиновые лазеры с искусственным рубином.
Такой лазер состоит из цилиндрического рубинового стержня 1, ксеноновой лампы 2, охлаждающей системы 3 и линзы 4. Торцы стержня отполированы и посеребрены. Торец, служащий для выхода наружу светового луча, частично прозрачен. При вспышке ксеноновой лампы, питаемой разрядным током конденсаторов, атомы хрома рубинового кристалла переходят из нормального состояния в возбужденное. Однако через несколько миллисекунд они снова возвращаются в исходное состояние, излучая фотоны монохроматического красного света. Их поток вдоль оси стержня вызывает излучение новых фотонов, которые попеременно отражаются от зеркальных торцовых граней, увеличивая этим интенсивность общего излучения. При накоплении определенного уровня фотонов они, в виде потока красного света, прорываются через полупрозрачный торец стержня наружу. Пройдя через линзу 4, сфокусированный пучок 5 попадает на заготовку 6. Продолжительность импульса излучения лазерного луча равна тысячным и миллионным долям секунды.
235
Рис. 7.5. Схема сварки
световым лазерным лучом:
1 - рубиновый стержень, 2 - ксеноновая
лампа, 3 - охлаждающая система, 4 -
линза, 5 - луч, 6 - заготовка
Точечной сваркой лазерного луча можно сваривать различные металлы толщиной до 0,5 мм. Его применяют также для получения отверстий в твердых сплавах, тугоплавких металлах, алмазах, рубинах и др. материалах.
7.1.6. Плазменно-дуговая сварка. Электронной плазмой называют ионизированный газ, состоящий из нейтральных атомов и молекул, ионов и электронов. Для получения плазменного пламени через электрическую дугу (рис. 7.6), горящую между анодом (+) и катодом (-), пропускают поток газа. Сжатый в сопле 3 газ, под воздействием электрической дуги, ионизируется и превращается в плазму с температурой 20 000-30 000º С. Различают плазменную дугу прямого и косвенного действия.
236
Рис. 7.6. Схемы горелок для плазменной наплавки: 1 — электрод, 2 — мундштук для подводки тока, 3 - сопло, 4а -электрическая дуга, 4б - пламя горелки, 5 - заготовка
Дуга прямого действия (рис. 7.6, а) горит между вольфрамовым электродом 1 (катод) и изделием 5 (анод). Температура такой дуги достигает 20 000-30 000º С.
Дуга косвенного действия (рис. 7.6, б) горит между вольфрамовым электродом 1 и медным соплом 3. Температура пламени горелки 4 достигает 15 000º С и выше. Ток к вольфрамовому электроду подводят через мундштук 2, а к корпусу горелки - вблизи сопла. В качестве плазмообразующе-го газа для сварки используют, главным образом, аргон.
Плазменной дугой сваривают углеродистые и легированные стали, тугоплавкие и цветные металлы, а также неметаллические материалы толщиной от нескольких десятков микрометров и выше. Швы, полученные плазменной сваркой, отличаются малой зоной термического влияния.