Способ электронно-лучевой сварки с регулированием тепловложения по длине стыка

 

Изобретение относится к электронно-лучевой сварке с регулированием тепловложения по длине стыка и может быть использовано в тех отраслях промышленности, которые изготавливают и используют кольцевые сварные соединения. Цель изобретения - повышение качества сварки кольцевых соединений за счет уменьшения перегрева в зоне сварки при замкнутых тепловых потоках вдоль оси кольцевого шва. Способ предусматривает плавное увеличение тока пучка на начальном этапе сварки вплоть до рабочего значения, затем некоторое снижение этого тока во время прохода пучка вдоль всего стыка с формированием сварного шва. На этом этапе снижение тока пучка производят или по линейному, или по экспоненциальному закону. За счет этого обеспечивают постоянство температуры в зоне сварки в любой части кольцевого стыка. На завершающем этапе производят перекрытие шва и выведение сварочного кратера. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электронно-лучевой сварке и может быть использовано в тех отраслях промышленности, которые изготавливают и используют кольцевые сварные соединения. Цель изобретения - повышение качества сварки кольцевых соединений за счет уменьшения перегрева в зоне сварки при замкнутых тепловых потоках вдоль оси кольцевого шва. На чертеже представлены графики изменения максимальной температуры в зоне сварки кольцевого соединения за один оборот изделия: кривая 1 отображает изменение температуры при постоянном тепловложении по длине свариваемого стыка, кривая 2 - постоянство температуры при регулируемом тепловложении по длине шва. При реализации способа регулируют тепловложение по длине кольцевого стыка, причем в начальный период сварки в пределах выбранного интервала от t₁ до t₂ плавно увеличивается ток электронного пучка до рабочего значения, затем поддерживают на данном уровне ток пучка в пределах временного интервала от t₂ до t₃ с последующим уменьшением тока пучка на этапе перекрытия сварного шва и вывода сварочного кратера в пределах временного интервала от t₃ до t₄. Плавное уменьшение тока пучка в период от t₂ до t₃ осуществляют или по линейному закону I (t) = I₃ + (I₂ - I₃)(t₃ - t) / (t₃ - t₂) , (1) или по экспоненциальному закону I(t) = I₃+(I₂+I₃)(l-e)/(l-e) , (2) или по экспоненциальному закону I(t) = I₃+(I₂-I₃)(e-l)/(e-l) , (3) где I(t) - ток пучка в пределах временного интервала от t₂ до t₃; I₂ - ток пучка в момент времени t₂; I₃ - ток пучка в момент времени t₃; t - текущая временная координата; К - коэффициент крутизны экспоненты, равный 0,01-1. В момент времени t₂ ток пучка достигает величины I₂, а глубина проплавления - заданного значения. В период t₂ - t₃ формируется кольцевой сварной шов, причем в момент t₃ происходит смыкание начала и конца этого шва. В период t₃ - t₄ осуществляется перекрытие шва и вывод сварочного кратера. Плавное уменьшение тока пучка по приведенным законам обеспечивает постоянную температуру нагрева в зоне сварки, т.е. создает квазистационарный тепловой процесс от подвижного источника нагрева, перемещающегося по всему периметру кольцевого стыка. На чертеже видно, что без плавного снижения тока пучка температура в зоне сварки за один оборот изделия резко возрастает (кривая 1), что может привести к прожогу. Однако при плавном снижении тока пучка (кривая 2) температура в зоне сварки поддерживается на постоянном уровне. Это способствует стабилизации размеров сварного кольцевого соединения и обеспечивает однородность структуры металла по длине шва, что создает высокое качество сварного соединения. Изобретение использовано, в частности, при сварке стыковых кольцевых соединений труб из сплава циркония, диаметр труб 88 мм, толщина стенки 4 мм. Режим сварки : I₂ = 90 мА, I₃ = 70 мА, ускоряющее напряжение 20 кВ, скорость сварки 0,8 см/с, К = 0,2. Ток пучка уменьшали по закону (2) за время одного оборота, составившее t₃ - t₄ = 34 с. Результат представлен на чертеже, где ему соответствует кривая 2. Технико-экономическая эффективность изобретения обусловлена повышенной надежностью формируемых сварных соединений и снижением их брака из-за локальных перегревов металла и прожогов на отдельных участках сварного шва.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКИ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ТЕПЛОВЛОЖЕНИЯ ПО ДЛИНЕ СТЫКА, при котором в начальный период сварки в пределах временного интервала от t₁ до t₂ плавно увеличивается ток электронного пучка до рабочего значения, затем поддерживают на заданом уровне ток пучка в пределах временного интервала от t₂ до t₃ с последующим уменьшением тока пучка на этапе перекрытия сварного шва и вывода сварочного кратера в пределах временного интервала от t₃ до t₄, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварки кольцевых соединений путем уменьшения перегрева в зоне сварки при замкнутых тепловых потоках вдоль оси кольцевого шва, ток пучка в пределах временного интервала от t₂ до t₃ плавно уменьшают. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ток пучка в пределах временного интервала от t₂ до t₃ уменьшают по линейному закону
I(t) = I₃+(I₂-I₃)(t₃-t) / (t₃-t₂) ,
где i (t) - ток пучка в пределах временного интервала от t₂ до t₃;
I₂ - величина тока пучка в момент времени t₂;
I₃ - величина тока пучка в момент времени t₃. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ток пучка в пределах временного интервала от t₂ до T₃ уменьшают по экспоненциальному закону
I(t) = I₃+(I₂-I₃) ×
× (1-e) / (1-e) ,
где t - текущая временная координата;
K - коэффициент крутизны экспоненты, равный 0,01 - 1. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что ток пучка в пределах временного интервала от t₂ до t₃ уменьшают по экспоненциальному закону
I(t) = I₃+(I₂-I₃) ×
× (e -1)(e -1) .

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 11-2002

Извещение опубликовано: 20.04.2002        

---