Способ электронно-лучевой сварки

 

Изобретение относится к электронно-лучевой сварке и может быть использовано в различных областях машиностроения при сварке трудносвариваемых сплавов. Целью изобретения является улучшение формирования металла шва путем устранения кратеров, образующихся в процессе сварки, и повьшгение стабильности проплавления. Способ состоит в том, что предварительно на образце после сварки статическим лучом измеряют расстояние между кратерами и определяют частоту их образования. Затем выполняют сварку с колебаниями луча в плоскости стыка с частотой, равной 1-6 частот образования кратеров, и амплитудой, равной расстоянию между ними. При периодическом отклонении электронного луча в плоскости стыка условия эвакуации паров металла улучшаются и время рассеяния паров сокращается. 2 табл. с € (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ(НИХ

РЕСПУБЛИК

А1

И9) (!1) (50 4 В 23 К 0 (4.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3969283/31-27 (22) 21.10.85 (46) 23.06.87. Бюл. К - 23 (71) Чувашский государственный университет им. И.Н.Ульянова (72) Г.А.Замрий (53) 621.791.72(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

N9 259304, кл. В 23 К 15/00, 1968.

Патент ГДР У 197795, кл. В 23 К 15/00, 1978. (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКИ (57) Изобретение относится к электронно-лучевой сварке и может быть использовано в различных областях машиностроения при сварке трудносвариваемых сплавов. Целью изобретения является улучшение формирования металла шва путем устранения кратеров, образующихся в процессе сварки, и повышение стабильности проплавления, Способ состоит в том, что предварительно на образце после сварки статическим лучом измеряют расстояние между кратерами и определяют частоту их образования. Затем выполняют сварку с колебаниями луча в плоскости стыка с частотой, равной 1-6 частот образования кратеров, и амплитудой, равной расстоянию между ними, При периодическом отклонении электронного луча в плоскости стыка условия эвакуации паров металла улучшаются и время рассеяния паров сокращается.

2 табл.

1 13

Изобретение относится к электронно-лучевой сварке и может быть использовано в различных областях машиностроения при сварке трудносвариваемых сплавов.

Цель изобретения — улучшение формирования металла шва путем устранения кратеров, образующихся в процессе сварки, и повышение стабильности проплавления.

Способ состоит в том, что предварительно на образце после сварки статическим лучом измеряют расстояние между кратерами и определяют частоту их образования. Затем выполняют сварку с колебаниями луча в плоскости стыка с частотой, равной 1-6 частот образования кратеров, и амплитудой, равной расстоянию между ними.

Зная скорость сварки и расстояние между кратерами при сварке без колебаний, частоту образования кратеров можно определить из выражения

F = — Гц

Чск кр кр где V,z — скорость сварки, мм/с;

L — расстояние между кратерами кр при сварке лучом без коле баний, мм.

При сварке без колебаний частота образования кратеров определяется временем рассеяния паров в условиях воздействия луча. При периодическом отклонении луча от места скопления паров условия для их эвакуации улуч- шаются и требуемое время на рассеяние паров сокращается более чем в

6 раз. Отсутствие кратеров наблюдается в интервале частот от Р„ до

6 Р„, . За пределами этого интервала частот кратеры возникают вновь, и при значительном превышении верхнего предела частота их появления приближается к частоте нри сварке без колебаний. Для уменьшения чешуйчатости шва и крупных наплывов, связанных с периодическим воздействием источника нагрева, сварку целесообразно выполнять с частотой колебаний луча, близкой к верхнему пределу, т.е.

Р „= 6 Р„р °

Амплитуда колебаний должна быть равна расстоянию между кратерами, чтобы обеспечить возможность эвакуации паров без воздействия электронного луча. При амплитуде, меньшей расстояния между кратерами, они по18367 2

40 щие с частотой колебаний.

Влияние амплитуды колебаний луча

50 на процесс образования кратеров излучают при частоте колебаний 2,5 Гц (5,5 Р„. ). Результаты экспериментов приведены в табл. 2.

Т а б л и ц а2

5 f0

30 являются с тем большим„ интервалом, чем больше амплитуда колебаний луча.

Увеличение амплитуды колебания луча более L не вызывает образования кратеров. Это объясняется тем, что если эвакуация паров при отклонении луча на какое-то расстояние от кратера успевает произойти полностью, то она тем более произойдет при удалении луча на большее расстояние. Однако применение продольных колебаний луча с амплитудой, превьппающей Е„, не имеет смысла, так как снижается плотность мощности источника тепла и уменьшается глубина проплавления,.

Пример. Выполняют электроннолучевую сварку ниобиевого. сплава ВН7, содержащего 40-45% титана без и с колебаниями луча в плоскости стыка.

Сварку осуществляют на следующем режиме: ускоряющее напряжение 60 кВ, ток луча 20 мА, скорость сварки8 м/ч (2,2 мм/с). При сварке статическим лучом усиление шва формируется с периодическим образованием кратеров с расстоянием 5 мм. При этом частота их появления равна 0,45 Гц. Исследование влияния частоты колебаний производят при постоянной амплитуде, равной расстоянию между кратерами, т.е. 5 мм. Результаты экспериментов,приведены в табл. 1.

Рк Гц О 0,45 1 2 3 5 7 50

F„, Гц О, 45 О, 45 — — — О, 1 5 0,2 О, 4

Кратеры отсутствуют в интервале частот 0,45-3 Гц, или от Р„р до

6,6 Р„ . При частоте колебаний луча, равной частоте образования кратеров, на поверхности шва образуются наплывы, вызванные периодическим воздействием электронного луча и возникаюА,мм О 2 3 4 5 6 7

L, мм 5 7 10 14 кр л

Vc& кР где V — скорость сварки, мм/с; — расстояние между кратерами кР при сварке лучом без колебаний, мм, и амплитудой, равной L кР

Составитель Г. Квартальнова

Редактор С.Патрушева Техред В.Кадар Корректор В.Бутяга

Заказ 2458/10 Тираж 975 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г ° Ужгород, ул. Проектная, 4

3 1 3183

При увеличении амплитуды колебаний луча кратеры возникают все реже, и при амплитуде равной 5 мм исчезают совсем. Дальнейшее увеличение амплитуды не вызывает появления кратеров.

Эксперименты по сварке на других режимах (изменение тока луча от tO до 50 мА и скорости сварки от 8 до

40 м/ч) подтвердили правильность принципа выбора параметров продоль- 10 ных колебаний луча.

Использование предлагаемого способа электронно-лучевой сварки сплавов, содержащих легкоиспаряющиеся элементы, обеспечивает устранение f5 кратеров на поверхности шва и улучшение его формирования, что способствует повышению качества и прочности сварного соединения, повышение стабильности глубины проплавления, что 20 предотвращает несплавления в корне шва.

67 4

Формула изобретения

Способ электронно-лучевой сварки металлов, содержащий легкоиспаряющиеся элементы, при котором отклоняют луч в плоскости стыка, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью улуч" шения формирования металла шва путем устранения кратеров, образующихся в процессе сварки, и повышения стабильности проплавления, отклонение луча осуществляют периодически с частотой, определяемой выражением