Способ электронно-лучевой сварки и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для электронно-лучевой сварки с двойным преломлением и круговой разверткой электронного пучка при выполнении швов с глубоким проплавлением. Цель - повышение качества сварнь(х соединений путем создания условий гидродинамического равновесия канала проплавления по всей его глубине. Это достигается колебанием точки сходимости развертки пучка вдоль электронно-оптической оси пушки в пределах сварочной ванны с частотой, равной частоте пульсаций жидкой фазы металла сварочной ванны. Реализация способа осуществляется устройством, в которое дополнительно введены амплитудный демодулятор, сдвоенный компаратор и счетный триггер. В процессе работы сварочной пушкой и отклоняющими системами формируется сходящаяся круговая развертка. Модулированием на умножителях синусоидальных сигналов генератора линейно изменяющимся напряжением интегратора обеспечивают колебание тока в обмотках верхней отклоняющей системы. Этим обеспечивают возвратно-поступательное движение точки сходимости развертки, т.е. обеспечивают колебание точки сходимости развертки по глубине сварочной ванны. Модулирующее напряжение формируется интегратором путем автоматического переключения полярности напряжения на его входе. Такое переключение осуществляется счетным триггером но достижении выходным напряжением демодулятора опорного напряжения заданных порогов компаратора. Величиной опорного напряжения порогов компаратора задают пределы колебаний точки сходимости развертки по глубине сварочной ванны. Частоту колебаний регулируют изменением скорости нарастания линейно изменяющегося напряжения интегратора. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. (Л 4 4 to оэ 4 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„1442348 А 1

В 23 К 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ .КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4233130/31-27 (22) 22.04.87 (46) 07.12.88. Бюл. № 45 (71) Институт электросварки им. Е. О. Патона (72) Ю. Г. Куцан, К. А. Сукач, С. Н. Ковбасенко, М. Л. Жадкевич, Л. В. Тур, В. В. Гумовский и В. Г. Бойко (53) 621.791.75 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1286372, кл. В 23 К 15/00, 1986. (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ

СВАРКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для электронно-лучевой сварки с двойным преломлением и круговой разверткой электронного пучка при выполнении швов с глубоким проплавлением. Цель — повышение качества сварных соединений путем создания условий гидродинамического равновесия канала проплавления по всей его глубине. Это достигается колебанием точки сходимости развертки пучка вдоль электронно-оптической оси пушки в пределах сварочной ванны с частотой, равной частоте пульсаций жидкой фазы металла сварочной ванны. Реализация способа осуществляется устройством, в которое дополнительно введены амплитудный демодулятор, сдвоенный компаратор и счетный триггер. В процессе работы сварочнои пушкой и отклоняющими системами формируется сходящаяся круговая развертка.

Модулированием на умножителях синусоидальных сигналов генератора линейно изменяющимся напряжением интегратора обеспечивают колебание тока в обмотках верхней отклоняюшей системы. Этим обеспечивают возвратно-поступательное движение точки сходимости развертки, т.е. обеспечивают колебание точки сходимости развертки по глубине сварочной ванны. Модулирующее напряжение формируется интегратором путем автоматического переключения полярности напряжения на его входе. Такое переключение осушествляется счетным триггером по достижении выходным напряжением демодулятора опорного напряжения заданных порогов компаратора. Величиной опорного напряжения порогов компаратора задают пределы колебаний точки сходимости развертки по глубине сварочной ванны. Частоту колебаний регулируют изменением скорости нарастания линейно изменяющегося напряжения интегратора. 2 с.п. ф-лы. 1 ил.

1442348

Изобретение относится к области электронно-лучевой сварки с двойным преломлением и круговой разверткой электронного пучка и предназначено для сварки изделий больших толщин с глубоким проплавлением.

Цель изобретения — улучшение качества сварных соединений путем создания условий гидродинамического равновесия канала проплавления по всей его глубине — достигается тем, что в процессе сварки производят колебания точки сходимости развертки "0 пучка вдоль электронно-оптической оси пушки в пределах сварочной ванны с частотой, равной частоте пульсаций жидкой фазы металла в канале проплавления.

Колебание точки сходимости развертки 15 пучка вдоль электронно-оптической оси пушки в пределах сварочной ванны способствует созданию условий гидродинамического равновесия канала проплавления по всей его глубине. Оно достигается более равномер ным перемешиванием металла и созданием одинаковых по глубине условий устойчивого формирования сварочной ванны, что предотврашает локальные расширения шва, а также схлопывание канала проплавления.

При этом улучшается качество сварных соединений.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство для осуществления способа содержит электронно-лучевую пушку 1 с электромагнитными отклоняющими системами 2 и 3, генератор 4 круговой развертки, усилители 5 — 8 магнитной развертки, выходы которых соединены с обмотками отклоняющих систем 2 и 3, а входы связаны с генератором 4 круговой развертки, сумматоры 9 и 10, выходы которых подключены к усилителям 6 и 7, питающим обмотки нижней отклоняющей системы 3, умножители 11 и 12, выходы которых подключены к усилителям

5 и 8 и сумматорам 9 и 10, генератор 13, выход которого подключен к управляющим входам умножителей II и 12, сдвоенный компаратор 14 с шинами опорного напряжения

Е> и Е„верхнего и нижнего порогов, амплитудный демодулятор 15, вход которого соединен с выходом одного из умножителей 11 и 12, а выход подключен к сдвоенному компаратору 14, счетный триггер 16, вход которого соединен с выходом компаратора 14, а выход — с входом интегратора 13. Электронный пучок 17 электронно-лучевой пушки ! сваривает стык изделия 18.

Электронно-лучевая пушка 1 является сточни ком пучка ускоренных электронов.

Верхняя и нижняя отклоняющие системы 2 и 3 разнесены вдоль электронно-оптической оси и обеспечивают преломление электронного пучка 17 на двух уровнях формированием встречных электромагнитных полеи идентичными обмотками верхней и нижней отклоняющих систем 2 и 3.

3S

Генератор 4 круговой развертки выдает сигналы Usinmt и Ucoscot, которые используются для получения круговой сходящейся развертки пучка. При двойном преломлении точка пересечения пучком электронно-оптической оси пушки является точкой сходимости развертки пучка.

Усилители 5 — 8 магнитной развертки служат для преобразования входного напряжения в ток отклонения. Они выполнены по схеме преобразователей напряжение — ток, что позволяет исключить погрешности, связанные с разбросом параметров и нагревом отклоняк>щих систем в процессе работы. Сумматоры 9 и 10 выполнены идентичными с использованием операционных усилителей. Умножители 11 и 12 выполняют функции управляеь ых делителей и служат для модулирования синусоидальных сигналов генератора круговой развертки. Интегратор 13 предназначен для формирования линейно изменяющегося напряжения и выполнен на операционном усилителе. Сдвоенный компаратор 14 с шинами опорного напряжения верхнего и нижнего порогов служит для формирования сигнала переключения интегратора и представляет собой двухпороговый компаратор в интегральном исполнении. Амплитудный демодулятор 15 служит для выделения огибающей модулирующего напряжения.

Триггер 16 служит для формирования входного сигнала интегратора и выполняет функцию счетного триггера для сигналов, поступающих с компаратора.

Устройство функционирует следующим образом.

В процессе работы сварочной пушкой 1 формируется электронный пучок 17. По действием электромагнитных полей отклоняющих систем 2 и 3 электронный пучок 17, преломляясь на двух уровнях, разворачивается по круговой траектории под воздействием сигналов генератора 4. Сигналы с генератора 4, пропорциональные sinust u cosust подаются на координатные обмотки отклоняющих систем 2 и 3 через усилители 5 — 8 магнитной развертки. На усилители 6 и 7, питающие обмотки нижней отклоняющей сис темы 3, сигналы с генератора 4 поступают через сумматоры 9 и 10, а на усилители 5 и 8, питающие обмотки верхней отклоняющей системы 2, сигналы с генератора 4 поступают через аналоговые умножители 11 и 12.

Суммированием на сумматорах 9 и 10 синусоидальных сигналов генератора 4 с выходными синусоидальными сигналами умножителей 11 и 12 обеспечивают превышение тока отклонения в обмотках нижней отклоняющей системы 3, а следовательно, обеспечивают формирование сходящейся раз вертки с точкой пересечения, лежащей на электронно-оптической оси пушки 1. Модулированием на умножителях ll и 12 сину1442348

4 обеспечения условий ii ".„йчивого формиро вания по глубине канала проплавления.

3 соидальных сигналов генератора 4 напряже нием треугольной формы интегратора 13 обеспечивают колебание тока в обмотках верхней отклоняющей системы 2, а следова- Формула изобретения тельно, возвратно-поступательное движение

5 точки сходимости развертки вдоль электрон- 1. Способ электронно-лучевой сварки, при но-оптической оси пушки, т.е. колебание точ- котором формируют сходящуюся развертку ки сходимости развертки по глубине свароч- путем преломления электронного пучка на ной ванны. двух уровнях с одновременным его вращениМодулирующее напряжение треугольной ем и размещением точки сходимости разформы формируется интегратором 13 путем вертки пучка в сварочной ванне, отлича о10 автоматического переключения полярности щийся тем, что, с целью улучшения качества напряжения на его входе. Такое переключе- сварных соединений путем создания условий ние осуществляется по достижении выход- гидродинамического равновесия канала проным напряжением демодулятора опорного на плавления по всей его глубине, в процессе пряжения заданных порогов компаратора 14 15 сварки производят колебания точки сходиПромодулированный синусоидальный сиг- мости развертки пучка вдоль электроннонал с выхода умножителя !1 подается на оптической оси электронно-лучевой пушки в вход амплитудного демодулятора 15. На вы- пределах сварочной ванны с частотой, равходе демодулятора 15 выделяют линейно на- ной частоте пульсаций жидкой фазы металрастающее напряжение, которое подают на ла сварочной ванны. сдвоенный ком паратор 14 с шинами Ев и Ен 2. Устройство для электронно-лучевой

20 опорного напряжения верхнего и нижнего по- сварки, содержащее электронно-лучевую рогов. По достижении линейным напряже- пушку с верхней и нижней отклоняющими нием верхнего порога срабатывает компара- системами, расположенными вдоль электтор 14, выходной сигнал которого меняет ло- ронно-оптической оси электронно-лучевой гическое состояние счетного триггера 16. Ло- 25 пушки, на двух уровнях генератор крутовой гический сигнал с выхода триггера 16 посту- разверкти, четыре усилителя магнитной разпает на вход интегратора 13, интегратор 13 вертки, два сумматора, два умножителя и переключается на формирование линейно по- интегратор, при этом выход интегратора свядающего напряжения. Формирование линей- зан с первыми входами обоих умножителей, но подающего напряжения происходит до первый вылход генератора круговой разверт3С момента, когда линеино падающее напряже- ки — с вторым входом первого умножителя ние на выходе амплитудного демодулятора и первым входом первого сумматора, вто15 достигает по величине нижнего порога рой выход генератора круговой развертки— опорного напряжения компаратора 14. Да- с вторым входом второго умножителя и перлее процесс повторяется. вым входом второго сумматора, выход перВеличиной опорного напряжения поро- вого умножителя — с вторым входом первогов Е и Е„компаратора 14 задают пределы го сумматора, выход второго умножителя— колебания точки еходимости развертки по с вторым входом второго сумматора, выхоглубине сварочной ванны, при этом точки .ды первого и второго умножителей через сходимости развертки располагают на верх- первый и второй усилители магнитной разней и нижней поверхностях изделия 18. вертки связаны с обмотками верхней отклоЧастоту колебаний точки сходимости раз- 40 няющей системы, а выходы первого и втовертки по глубине сварочной ванны регу- рого сумматоров соответственно через трелируют скоростью нарастания напряжения тий и четвертый усилители магнитной разинтегратора 13 путем изменения амплитуды вертки — с обмотками нижней отклоняюнапряжения, поступающего на его вход. Час- щей системы, отличающееся тем, что, с цетоту колебания выбирают равной частоте 45 лью улучшения качества сварных соединепульсаций жидкой фазы металла сварочной ний путем создания условий ги:.родинамиванны, которую определяют для каждого кон- ческого равновесия канала проплавления по кретного случая замером низкочастотной со- всей его глубине, устройство дополнительно ставляющей пульсаций ионного тока плаз- снабжено амплитудным демодулятором, сдвоенным компаратором с шинами опорного на50 пряжения нижнего и верхнего порогов н

Технико-экономическая эффективность счетным триггером, при этом выход пернотехнического решения обусловлена повыше- го умножителя через последовательно вклюнием стабильности работы и улучшением ка- ченные амплитудный демодулятор, сдвоепчества сварных соединений за счет созда- ный компаратор и счетный триггер связан с ния равномерного перемешивания металла и входом интегратора.

Составитель В. Грибова

Редактор В. Данко Техред И. Верес Корректор (. Черни

3 а к аз 6342/! 3 Тираж 922 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полигоафическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4