Электроны бомбят металл

Еще возник любопытный способ плавки металлов — с помощью пушки, стреляющей, однако, не ядрами и не снарядами, а ... электронами.

Физические исследования показали, что если пучку свободных электронов придать значительное ускорение в электромагнитном поле высокого напряжения и направить этот пучок на металл, то значительное количество кинетической энергии, развиваемой электронами, будет передано частицам металла. Под действием бомбардировки электронами металл будет не только нагреваться, но и плавиться.

В качестве источника энергии используется электронная пушка. Она содержит термокатод, который эммитирует электроны, фокусирующие электроды и магнитную систему фокусирования.

В атмосфере получить плотный, не рассеивающийся поток электронов не удается, поэтому в электронно-плавильных установках применяется вакуум.

На рис. 30 приведены схемы устройства двух электронно-лучевых плавильных печей. В одной (а) поток электронов испускается кольцевым катодом 2, проходит через фокусирующий экран 3 и попадает на поверхность расплавленного металла, стекающего в водоохлаждаемый кристаллизатор 4. Наращиваемый на поддоне с затравкой слиток (или отливка) по мере затвердевания перемещаются книзу. В другой схеме (б) поток электронов вылетает из электронной пушки 1, плавит пруток металла 2, капли которого стекают в водоохлаждаемый кристаллизатор 3.

Электронно-лучевые печи используют уже для плавки самых тугоплавких металлов—вольфрама, молибдена, титана, циркония, ниобия, тантала. Плавка в таких печах проходит быстро — за 20—30 мин. За один час такие печи выдают 150—400 кг расплава при мощности 200—1200 кВт.

Рис. 30. Схема электроннолучевой плавильной установки:
а — с кольцевым катодом: 1 — расходуемый электрод; 2— кольцевой катод; 3 — экран; 4— водоохлаждаемый кристаллизатор; 5 — наплавляемый слиток; б — с аксиальной электронной пушкой; 1 — электронная пушка; 2 — переплавляемый металл; 3 — водоохлаждаемый кристаллизатор; 4 - наплавляемый слиток