Способ совмещения электронного луча с плоскостью стыка

 

Изобретение относится к технологии сварки электронным лучом изделий цилиндрической и сферической формы. Цель изобретения - повышение качества соединений путем увеличения точности совмещения электронного луча с плоскостью свариваемого стыка. Свариваемые детали 1 собирают в поворотной сборно-сварочной оснастке 2, ось вращения которой Z₁ имеет возможность углового смещения относительно оси Y. Вращая оснастку вокруг оси Z₂, определяют точку Б максимального смещения стыка 4 относительно луча 5. На свариваемом стыке наносят точки В и Г симметрично относительно точки 5. Расстояние между точками Б и Г должно составлять (0,2-0,3)D_н, где D_н - внешний диаметр свариваемого стыка. На заключительном этапе совмещают луч с плоскостью стыка путем изменения рабочего расстояния r между изделием и пушкой 6. В результате определяется смещение точки Б, которое устраняется угловым поворотом пушки 6 и линейным ее перемещением. 5 ил.

Изобретение относится к технологии элеткронно-лучевой сварки и может быть использовано при сварке деталей цилиндрической и сферической формы. Цель изобретения повышение качества соединений путем увеличения точности совмещения оси электронного луча с плоскостью стыка. На фиг. 1 показана схема определения максимального смещения оси луча от стыка; на фиг. 2 вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 схема совмещения луча с линией стыка; на фиг. 4 схема совмещения оси луча с плоскостью стыка; на фиг. 5 заключительная операция совмещения луча со стыком. Свариваемые детали 1 очищают от загрязнений и собирают в поворотной сборочно-сварочной оснастке 2, ось вращения которой Z₁ имеет возможность углового смещения относительно оси Y. Оснастку с закрепленными на ней свариваемыми деталями устанавливают в манипуляторе 3 с осью вращения Z₂, располагаемом на рабочем столе электронно-лучевой сварочной установки. При этом для обеспечения совмещения луча с плоскостью свариваемого стыка ось вращения Z₃ свариваемого сечения должна быть перпендикулярна свариваемой плоскости и совпадать с осью вращения Z₂ манипулятора. Перпендикулярность оси вращения Z₃ свариваемого сечения плоскости стыка задают требованиям конструкторской документации. Вращая оснастку 2 вокруг оси Z₁ и при необходимости манипулятор 3 вокруг оси Z₂, определяют точку Б, которая соответствует максимальному смещению стыка 4 относительно оси луча 5. На свариваемом стыке симметрично точке Б максимального его смещения на расстоянии l наносят две контрольные точки В и Г, фиксируя их положение рисунками, которые располагают поперек стыка и выполняют малоамперными остросфокусированным электронным лучом. Поворотом оснастки 2 вокруг оси Y на угол α а также линейным и при необходимости угловым перемещением луча совмещают как ось вращения Z₃ плоскости свариваемого сечения с осью вращения Z₂ манипулятора, так и ось луча со стыком, контролируя их совмещение по совпадению оси луча 15 с проекцией линии стыка, расположенной между контрольными точками В и Г. Угол a определяют как тригонометрическую функцию от линейного смещения луча от стыка в точке В и Г. При этом расстояние между контрольными точками 21 должно составить 0,2-0,3 диаметра D_н свариваемого стыка. Когда 21 < 0,2D_н контроль за совмещением луча со стыком затруднен из-за наличия на поверхности стыка локальных отклонений в размерах фасок, величин зазоров и т.п. В случае, когда 21 < 0,3D_н для обеспечения четкости сигнала от стыка на краях контрольного его отрезка при увеличивающемся рабочем расстоянии, требуется дополнительная корректировка тока фокусировки. Заключительный этап предусматривает совмещение луча с плоскостью стыка. Для этого, изменяя рабочее расстояние r между изделием и пушкой 6, выявляют смещение светящейся точки Б поперек (точка Г) или вдоль стыка. Это смещение устраняют угловым поворотом пушки и линейным ее перемещением. Если положение точки Б на стыке с изменением рабочего расстояния r не изменяется, то ось электронного луча 5 находится в плоскости стыка и перпендикулярна к касательной, проходящей через данную точку. Скорректировав положение свариваемого стыка и электронной пушки, можно производить сварку. Способ был реализован при сварке кольцевых имитаторов диаметром 1200 мм из титанового сплава толщиной 50 мм. Сварку проводили горизонтальным лучом при горизонтальном положении свариваемого стыка со сквозным проплавлением. Рабочее расстояние составляло 200 мм. Имитатор устанавливали на специализированном манипуляторе с вертикальной осью вращения. Сборочно-сварочная оснастка имела два привода, один из которых обеспечивал вращение манипулятора вокруг вертикальной оси, а другой поворот оснастки в вертикальной плоскости при совмещении осей вращения имитатора и манипулятора. Перемещения сварочной пушки, манипулятора и оснастки управлялись от системы ЧПУ типа Н55 -2Л, обеспечивающей точность линейных настроечных перемещений порядка 0,01 мм и угловых перемещений с точностью 0,001 град. Наведение луча на стык контролировали с помощью системы "Прицел-2", а также визуально с применением серийной телевизионной установки. Контрольные точки на стыке наносили на расстоянии 150 мм симметрично точке максимального его смещения. Рабочее расстояние при контроле совмещения луча с плоскостью стыка изменяли с 200 до 300 мм. Оценку величины отклонения луча от плоскости стыка проводили по контрольным рискам, которые наносили вдоль стыка на его корневой стороне. Контроль качества соединений осуществляли с использованием неразрушающих методов (рентгеновский, ультразвуковой), а также на основании анализа макрошлифов и изломов образцов. Использование предложенного способа позволяет уменьшить максимальную величину несовмещения оси луча с плоскостью стыка и трудоемкость затрат (на 20%) на устранение брака.

Формула изобретения

Способ совмещения электронного луча с плоскостью стыка при электронно-лучевой сварке, при котором положение луча относительно стыка определяют по двум контрольным точкам, отличающийся тем, что, с целью повышения качества соединений путем увеличения точности совмещения оси электронного луча с плоскостью кольцевого стыка, электронный луч наводят на стык, поворотом изделия определяют точку максимального смещения стыка от оси луча, на стыке симметрично точке максимального смещения наносят контрольные точки и угловым смещением изделия, а также линейным и угловым перемещениями луча совмещают его ось с плоскостью стыка на участке между контрольными точками, при этом длину участка между контрольными точками выбирают равной 0,2 0,3 наружного диаметра свариваемого стыка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5