Устройство для электронно-лучевой сварки

 

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для совмещения пятна нагрева на изделии со стыком свариваемых кромок при электронно-лучевой сварке. Цель изобретения - повышение технологичности и снижение трудоемкости изготовления устройства. Устройство содержит электронный излучатель с электромагнитной отклоняющей системой, источник синусоидального напряжения, электрически связанный с электромагнитной отклоняющей системой, коллектор вторичных электронов и электронно-лучевую трубку, электрически связанную с коллектором вторичных электронов. К источнику синусоидального напряжения подключены последовательно включенные нуль-детектор, удвоитель частоты, одновибратор, генератор пилообразного напряжения, вход которого подключен к выходу одновибратора, а выход соединен с входом временной развертки электронно-лучевой трубки. Процесс наведения пучка электронов на стык состоит в совмещении на электронно-лучевой трубке двух осциллограмм вторично-эмиссионных импульсов. Устройство повышает стабильность выделения стыка путем устранения импульсных помех. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

151)5 В 23 К 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21} 4606239/25-27 (22) 19 ° 08.88 (46) 07 ° 09.90. Бюл. У 33 (71) Сумское производственное объединение "Электрон" (72) Н.К.Чайка (53) 62 1.791.72.03(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1496961, кл. В 23 К 15/00; 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВ0А СВАРКИ (57) Изобретение относится к машиностроению и предназначено для совмещения пятна нагрева на изделии со стыком свариваемых кромок при электроннолучевой сварке. Цель изобретения повышение технологичности и снижение трудоемкости изготовления устройства. Устройство содержит электронный излучатель с электромагнитной отклоняющей системой, источник синусоИзобретение относится к машиностроению и предназначено для наведения пучка на стык при электроннолучевой сварке.

Цель изобретения — повышение технологичности изготовления устройства, снижение себестоимоСти, а также повышение стабильности работы устройства при сохранении точности совмещения пятна нагрева на изделии со стыком -свариваемых кромок перед сваркой.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 графики напряжения (Н„ ) источника синусоидального напряжения, откло„„Я0„„1590285 А 1 идального напряжения, электрически связанный с электромагнитной отклоняющей системой, коллектор вторичных электронов и электронно-лучевую трубку, электрически связанную с коллектором вторичных электронов. К источнику синусоидального напряжения подключены последовательно включенные нуль-детектор, удвоитель частоты, одновибратор, генератор пилообразного напряжения, вход которого подключен к выходу одновибратора, а выход соединен с входом временной развертки электронно-лучевой трубки.

Процесс наведения пучка электронов на стык состоит в совмещении на электронно-лучевой трубке двух осциллограмм вторично-эмиссионных импульсов. Устройство повышает стабильность выделения стыка путем устранения импульсных помех. 4 ил. няющего тока (I }, напряжения на выходе нуль-детектора (U << ), напряжения на выходе удвоителя частоты (U z p), на пряже ния (U з„„) з апуска генератора пилообразного напряжения на выходе одновибратора, напряжения (U „ „) развертки электронно-лучевой трубки от времени; на фиг. 3 — осциллограммы вторично-эмиссионного сигнала на экране электронно-лучевой трубки при несовпадении линии стыка с нулевой линией развертки тока I и магнитного потока ф ; на фиг ° 4 — осциллограммы вторично-эмиссионного сигнала на экране электронно-лучевой трубки при совпадении линии стыка с

1590285 нулевой линией тока развертки I u магнитного потока Ф .

На чертеже обозначены: ось свароч ного пучка 1 электронов, линия 2 стыка.

Устройство для электронно-лучевой сварки содержит отклоняющую электромагнитную систему 3, сетевой трансфор-.

;матор 4, первый резистор 5, включенный последовательно с катушками отклоняющей системы, коллектор 6 вто ричных электронов, второй резистор 7 выделения вторично-эмиссионного сиг нала, конденсатор 8 отсечения посто;янной составляющей вторично-эмиссион1, ного сигнала, электронно-лучевую трубс. ку 9, генератор 10 пилообразного на:, пряжения, одновибратор 11 формиру ющий импульсы запуска генератора 10 ! пилообразного напряжения, удвоитель

: 12 частоты, нуль-детектор 13. ,На фиг. 3 показаны временная за висимость 14 магнитного потока фо

i для случая отсутствия сдвига фаз 25 между током отклонения I и магнито ным потоком, импульсы 15 вторично, эмиссионного сигнала для этого слу чая, двойные осциллограммы 16 импуль сов на экране электронно-лучевой

30 трубки.для этого случая, временная зависимость 17 потока фо для случая сдвига фаз между Ф,и Х, на угол д, импульсы 18 вторично-эмиссионного сигнала, двойные осциллограммы 19 импульсов на экране электронно-лучевой трубки для этого случая.

На фиг. 4 показаны временная зависимость 20 g при = О, временная зависимость 21 Б „ при (р= О, одиноч- 40 ная осциллограмма 22 импульса (совмещение осциллограммы двух импульсов) на экране электронно-лучевой трубки = О, временная зависимость

23 потока ф, для случая сдвига фаз 45 между ф,и I на угол, временная зависимость фо 24 при gg. О, одиночная осциллограмма 25 импульса (совмещение осциллограмм двух импульсов) на экране электронно-лучевой трубки р О.

Устройство для электронно-лучевой сварки работает следующим образом.

Пучок 1 электронов колеблется пер.пендикулярно к линии 2 стыка с помощью электромагнитной отклоняющей системы 3, по которой протекает ток синусоидальной формы.. Отклоняющая

0 система 3 подключена к вторичной обмотке трансфоратора 4 через последовательно включенные первый резистор

5 ° При пересечении поисковым пучком электронов линии 2 стыка ток вторичных электронов, попадающих на коллектор 6, уменьшается, так как часть первичных электронов проникает. в зазор между кромками и вторичные электроны экранируются кромками и не попадают на коллектор 6 вторичных электронов. Ток в цепи коллектора 6 замыкается через второй резистор 7 на корпус, создавая на этом резисторе падение напряжения П„, которое через конденсатор 8 подается на отклоняющие пластины Y-Y электронно-лучевой трубки 9. Пластины электронно-лучевой трубки 9 Х-X подключены к выходу генератора 10 пилообразного напряжения, который запускается запускающими импульсами, формируемыми одновибратором 11, вход которого подключен к выходу удвоителя 12 частоты, который удваивает частоту напряжения, поступающего с нуль-детектора, вход которого подключен к вторичной обмотке сетевого трансформатора.

Нуль-детектор может быть реализован либо на операционном усилителе, либо с помощью специализированной микросхемы компаратора. Один из возможных вариантов реализации удвоителя частоты приведен на фиг. 1. Для его реализации в таком виде потребовалось два элемента ИЛИ-НЕ и два одновибратора типа АГ1. Одновибраторы запускаются положительными перепадами напряжения и генерируют импульсы длительностью, равной четверти периода синусоидального напряжения.

Первый резистор 5 введен для уменьшения фазового сдвига между током То, протекающим по катушкам отклоняющей системы, и напряжением на вторичных обмотках сетевого трансформатора 4 до нескольких градусов. гь . Так как ь = агс 8 —, где г =

2fL, то увеличение R ведет к уменьшению ц . Например, в устройстве совмещения установки ЗЛА-15 при индуктивности катушек отклоняющей системы, равной 1,5 мГ, и собственном активном сопротивлении

2 Ом угол сдвига на частоте 50 Гц о составил примерно 13 . Увеличение активного сопротивления внешнего резистора до 20 Ом уменьшает сдвиг до

5 159

1 . На точность совмещения наличие

0 фазового сдвига не оказывает влияния.

Уменьшение фазового сдвига повышает удобство наблюдения момента совмещения, т.е. совмещение импульсов происходит примерно в центре экрана электронно-лучевой трубки, а не в стороне от центра. Это становится ясным при рассмотрении фиг. 3 и 4 и их описания. Не имеет значения, будет ли происходить сдвиг магнитного потока ф относительно тока I или

О напряжение рaçâåðòêè Up относительно или то и другое будет происходить оцновременно, эффект будет один и тот же — сдвиг импульсов по временной развертке на экране электроннолучевой трубки. В известных отклоняющих системах сдвиг между ? и ф на частоте 50 Гц достаточно мал и соса тавляет менее 1

Процесс совмещения пучка электронов с линией стыка при использовании предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. Если линии 2 стыка не совпадают с плоскостью симметрии отклоняющего магнитного потока ф, то сигналы U оказыо ваются сдвинутыми по фазе относительно моментов перехода магнитного потока ф через нуль, Если магнитный поток ф, не имеет сдвига по фазе относительно тока I, то имеет место о зависимость 14, показанная сплошной линией. Если спроецировать моменты времени, соответствующие импульсам

15 — максимальным значениям U„, на ось времени зависимости Т =f(1:), то (как следует из построений, выполненньтх на фиг. 3) на экране электронно-лучевой трубки 9 будут получены двойные осциллограммы 16, расстояние между которыми тем больше, чем дальше сцвинута линия стыка 2 относительно плоскости симметрии отклоняющего магнитного потока ф, а следовательно, и пучка.

Если магнитный поток фо сдвинут по фазе на угол относительно (временная зависимость 17), то импульсы 18 также соответственно сдвигаются по фазе, а на экране электронно-лучевой трубки будут также получены двойные осциллограммы 19, лишь несколько сдвинутые относительно ос/ циллограммы 16 по оси Х-Х трубки.

На фиг. 4 рассмотрена ситуация, когда линия стыка совпадает с-плос0285

В том случае, когда в развертывающих системах электронно-лучевой трубки имеют место фазовые сдвиги, это не приводит к каким-либо нapymeниям принципа совмещения пятна нагрева со стыком свариваемых кромок.

Это позволяет использовать осциллограф с электромагнитным отклонением луча. Трубка с электростатическим отклонением выбрана для упрощения изложения сути работы предлагаемого устройства, Совмещение пучка электронов со стыком свариваемых кромок может осуществляться перемещением

55 костью симметрии отклоняющего магнитного потока 4 отклоняющей катушки 3 и соответственно с нулевой линией отклоняюшего тока Т . Если магнитный поток ф не имеет сдвига фазы по ото ношению к току I (временная зависимость 20), то вторично-эмиссионные импульсы 21 при графическом построении наложатся цруг на друга и дадут на экране электронно-лучевой трубки только один сигнал 22. Если поток Ф сцвинут по фа"-,å на угол g относительно тока Т (временная зависимость 23), то вторично-эмиссионные импульсы 24 также наложатся друг на друга и дЛдут на экране трубки также только один сигнал 25, лишь сдвинутый по оси Х-Х относительно импульса 22.

Следовательно, осциллограммы на экране электронно-лучевой трубки будут сдвоенными, т.е. совмещенными вдоль оси Х-Х лишь в том случае, если линия стыка свариваемых кромок совпадает с нулевой линией отклоняющего тока I . Рассмотренное состояние не изменится, если пилообразное напряжение развертки будет иметь фазовый сдвиг на какой-то угол по отношению к току, протекающему по катушкам отклоняющей системы, за исключением того, что картина на экране осциллографа сдвинется по оси Х-Х на величину, пропорциональную углу сдвига, Таким образом, оператор должен добиться совмещения вдоль оси Х-Х электронно-лучевой трубки осциллограмм вторично-эмиссионных импульсов, что одновременно свидетельствует о последующем попацании пучка электронов в стык свариваемых кромок при отключении питания сетевого трансформатора 4 или отклоняющей системы 3 от обмотки трансформатора 4 (фиг ° 1).

1590285

20

25., иэделия или пушки, а также введением в ток Io постоянной составляющей, Положительный эффект от использо. вания устройства по сравнению с известным достигается за счет исключения пик-трансформатора и за счет повышения технологичности и снижения себестоимости. Устранение импульсных помех по цепям питания для окружающих устройств, источником которых являлся пик-трансформатор, и некоторое снижение потребления энергии . устройством повышают точность уст ройстваа. .!

:формула изобретения

Устройство для электронно-лучевой, сварки, содержащее электронную пушку с электромагнитной отклоняющей системой, источник синусоидального .напряжения, электрически связанный с электромагнитной отклоняющей системой электроннои пушки, резистор, 1 включенный последовательно с электромагнитной отклоняющей системой, коллектор вторичных электронов, электронно-лучевую трубку, вход которой связан с коллектором вторичных электронов через конденсатор, генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен к входу временной развертки электронно-лучевой трубки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения технологичности изготовления устройства, снижения себестоимости, а также повышения стабильности работы устройства при сохранении точности совмещения пятна нагре,ва на изделии со стыком свариваемых кромок при сварке, оно снабжено последовательно соединенными нульдетектором, удвоителем частоты, од.— новибратором, причем вход нуль-детектора соединен с выходом источника синусоидального напряжения, а выход одновибратора связан с входом генератора пилообразного напряжения.

1590285

Фиг 2

1590285

Составитель В.Пучинский

Редактор Л.Зайцева Техред Л.Сердioкова Корректор М.Кучерявая

Заказ 2603

Тираж 632

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С СР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101