В книге освещены физические основы электронно-лучевой обработки материалов. Рассмотрено воздействие электронного луча на различные материалы и даны основные положения технологии обработки этим лучом. Приведены практические рекомендации по использованию электронного луча для получения отверстий, пазов, полостей в различных деталях, а также для распыления различных материалов при нанесении пленок и покрытий. Книга предназначена для научных работников научно-исследовательских институтов и инженерно-технических работников машиностроительных заводов.

Предисловие
Введение

Глава 1. Параметры электронного луча и методы их измерения
Параметры электронного луча в непрерывном и импульсном режимах
Измерение параметров электронного луча методом вращающегося зонда
Распределение плотности тока по сечению электронного луча
Влияние параметров электронного луча на его диаметр
Измерение параметров электронного луча неподвижными зондами
Измерение параметров электронных пучков тонкопленочным зондом

Глава 2. Физические процессы при воздействии электронного луча на материалы
Закономерности потерь энергии электронов в конденсированных и газовых средах
Основные процессы взаимодействия электронов с веществом
Характеристики теплового источника при электронно-лучевом воздействии
Условия перехода к взрывному вскипанию
Процессы плавления, испарения и выброса продуктов разрушения
Кинетика формирования канала
Эмиссия электронов из зоны воздействия электронного луча и эффективный КПД электронно-лучевого нагрева
Взаимодействие электронного луча с плазмой в зоне обработки

Глава 3. Гидродинамические процессы в зоне воздействия электронного луча на материалы
Поведение канала в жидкой фазе в процессе электронно-лучевого воздействия
Деформация поверхности жидкой фазы при электронно-лучевом воздействии
Определение времени смыкания канала в жидкой фазе под действием гравитационных и капиллярных сил
Численное решение задачи о затекании узкого канала в жидкости
Влияние гидродинамических явлений на образование дефектов зоны обработки
Перенос жидкого металла в канале при глубоком проплавлении

Глава 4. Тепловые процессы в зоне электронно-лучевого воздействия
Температурное поле в зоне обработки
Связь параметров электронного луча с характеристиками глубокого проплавления в металлах
Комбинированные модели теплового источника при глубоком проплавлении
Эффективность теплового источника при глубоком проплавлении
Тепловые процессы при воздействии колеблющегося (сканирующего) электронного луча

Глава 5. Формирование отверстия (реза) при электронно-лучевой обработке
Модель образования отверстия за счет поверхностного испарения
Закономерности выброса жидкой фазы при электронно-лучевом воздействии
Определение диаметра отверстия при обработке
Определение оптимальной величины заглубления фокуса электронного луча в материал при обработке
Высокочастотное сканирование фокуса электронного луча как средство борьбы с дефектами формирования сварных швов и отверстий
Выбор режимов получения отверстий и пазов
Получение пленок и покрытий с помощью импульсного электронно-лучевого воздействия

Глава 6. Закономерности проплавления металлов при электронно-лучевом воздействии
Влияние удельной мощности электронного луча на геометрию эоны проплавления
Влияние изменения рабочего расстояния пушка—деталь на геометрию зоны проплавления
Связь параметров электронного луча с геометрическими характеристиками зоны проплавления
Расчет геометрических характеристик сварного шва
Влияние ускоряющего напряжения на геометрические характеристики проплавления
Термические циклы при проплавлении пластин электронным лучом
Регулирование термического цикла при электронно-лучевом нагреве
Контроль и регулирование параметров электронно-лучевого нагрева

Список литературы

Предисловие

Развитие народного хозяйства нашей страны требует широкого внедрения в промышленность новых эффективных технологических процессов, основанных на достижениях современной науки и техники.

Одним из направлений, существенно расширяющих технологические возможности процесса обработки материалов, является использование концентрированных потоков энергии (струи плазмы, лазерного, электронного, ионного лучей и др.).

Электронно-лучевая обработка является одним из разделов этого, успешно развивающегося в последние годы, перспективного направления.

Широкие возможности автоматизации электронно-лучевой обработки материалов, ведение процесса в вакууме, что обеспечивает высокую чистоту обрабатываемого материала, концентрация энергии в электронном луче до значений, недоступных ранее известным источникам, — все это способствовало внедрению электронно-лучевой обработки как в отрасли, связанные с точным производством (приборостроение, электроника и др.), так и в отрасли, производящие крупногабаритные изделия (например, тяжелое машиностроение).

С помощью электронного луча выполняют такие технологические операции как фрезерование, сверление, термообработка, плавка, сварка, пайка и др.

В разработке теоретических основ процесса воздействия электронного луча на материалы и в практических применениях этого процесса достигнуты значительные успехи.

Установлено, что непрерывное электронно-лучевое воздействие на материал переходит в зоне обработки в прерывистое. Учитывая эти особенности процесса, можно использовать как непрерывные, так и импульсные режимы воздействия, что существенно повышает эффективность обработки и расширяет технологические возможности электронных пучков.

В данной книге обобщены теоретические и экспериментальные Данные по научным основам использования электронного луча для обработки материалов. В значительной степени ее содержание базируется на результатах исследований авторов в области физики и технологии электронно-лучевой обработки.

В книге дан анализ физических явлений при воздействии технологического электронного луча на материалы, рассмотрен характер движения жидкой фазы в зоне обработки, приведено решение ряда теплофизических задач, возникающих при изучении процесса воздействия электронного луча на материалы. Описаны методы экспериментального исследования параметров электронного луча и характеристик процесса обработки, а также принципы контроля и регулирования электронно-лучевой обработки. Кроме того, рассмотрены с учетом решения практических задач вопросы формирования отверстий (резов), глубоких проплавлений, получения конденсаторов с высокими скоростями осаждения, образования дефектов обработки. Изложены методы расчета режимов различных видов процесса электронно-лучевой обработки.