Способ слежения за стыком при электронно-лучевой сварке

 

Изобретение относится к машиностроению . Цель изобретения - снижение брака производства путем упрощения и повышения надежности способа слежения за стыком. Способ включает двойное преломление электронного луча, направленного перпендикулярно поверхности свариваемого изделия и совмещение его со стыком в соответствии с информационными сигналами о положении сварочной ванны относительно линии стыка с обратной стороны изделия . Перед сваркой и в процессе сварки контролируется равенство расстояний двух диаметрально противоположных точек в плоскости среза пушки до поверхности изделия . Далее анализируется характер изменения рассогласования положения луча и стыка за время, в течение которого электронный луч при коррекции его положения относительно стыка перемещается на 0,6 радиуса внутреннего диаметра отклоняющей системы сварочной пушки. При сохранении в этом положении рассогласования процесс сварки прекращается для сохранения изделия, Способ позволяет отключать процесс сварки в случае выхода стыка из зоны возможных перемещений электронного луча отклоняющей системой. 2 ил. СП с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

isi)s В 23 К 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4716950/27 (22) 25.04.89 (46) 30.09.91. Бюл, М 36 (71) Институт электросварки им, Е.О.Патона (72) А.Б.Коваль (53) 621.791.72(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1370886, кл. В 23 К 15/00, 1985, (54) СПОСОБ СЛЕЖЕНИЯ 3А СТЫКОМ ПРИ

ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКЕ (57) Изобретение относится к машиностроению. Цель изобретения — снижение брака производства путем упрощения и повышения надежности способа слежения за стыком. Способ включает двойное преломление электронного луча, направленного перпендикулярно поверхности свариваемого изделия и совмещение его со стыком в соответствии с информационными сигналаИзобретение относится к машиностроению и предназначено к способам слежения за стыком при электронно-лучевой сварке.

Цель изобретения — снижение брака производства путем упрощения и повышения надежности способа слежения за стыком.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства для реализации способа слежения за стыком при электронно-лучевой сварке; на фиг.2 — вид луча в плоскости, перпендикулярной электронно-оптической оси пушки.

Сварочная пушка 1 создает электронный луч 2. Способ слежения за стыком включает двойное преломление электронного луча 2 при прохождении им отклоняющей системы 3 и направление его перпендику,, 50 „„1680468 А1 ми о положении сварочной ванны относительно линии стыка с обратной стороны изделия. Перед сваркой и в процессе сварки контролируется равенство расстояний двух диаметрально противоположных точек в плоскости среза пушки до поверхности изделия. Далее анализируется характер изменения рассогласования положения луча и стыка за время, в течение которого электронный луч при коррекции его положения относительно стыка перемещается на 0,6 радиуса внутреннего диаметра отклоняющей системы сварочной пушки. При сохранении в этом положении рассогласования процесс сварки прекращается для сохранения иэделия, Способ позволяет отключать процесс сварки в случае выхода стыка из зоны возможных перемещений электронного луча отклоняющей. системой. 2 ил. лярно поверхности иэделия, измерение и выравнивание расстояний 11 и 12 двух диаметрально противоположных точек А и В в плоскости 4 среза сварочной пушки от поверхности иэделия, в результате которого плоскость 4 среза сварочной пушки поддерживается параллельной поверхности изделия. Позицией 5 обозначено сварочное изделие, позицией 6 стык, 7 — сварочная ванна, Для контроля положения электронного луча относительно линии стыка используется устройство автоколлиматорного типа, состоящее из конденсатора 8, фокусирующего световой поток от пятна нагрева ванны 7 расплавленного металла с обратной стороны изделия в плоскости апертурной щели 9, вращающегося линейного поляризатора 10, 1680468 светаделителя 11, обеспечивающего светаобмен между зеркалом 12 и ф;поприемником 13. На зеркало 12 световой поток проектируется обьективом 14, а на фотоприемник — оптической системой, состоящей из светоделитепя 11, составного анализатора 15 и окуляра 16.

Световые компоненты, прошедшие через составной анализатор 15 плоскости, составляющих котарога находятся под углом

90 друг к другу, модулируются в противоф зе. Б первоначально выставленном рабочем положении электронного луча они одинаковы по интенсивности и сигнал на выходе фотоприемника 13 содержит толы<о постоянную составляющую, При уходе электронного луча со стыка или уходе стыка смещается i ëoápàæåíèå щели и нарушается равенство световых компонентов составного анализатора 15, Следовательно, на вы <аде фотоприемника 13 появится сигнал, амплитуда которого пропорциональна величине рассогласования положения луча и стыка, а фаза относительно начального постоянного напря>кения определяет IIBIIpaBление отклoнения луча или стыка.

Анализатор рассогласования 17 KollTpoлирует величину амплитуды выходного сигнала фотоприемника 13 и сравнивает ее с напряжением уставки, соответству ощим максимально допустимому перемещению электронного луча при коррекции его положения относительно линии стыка. Если сигнал с фотоприемника 13 непрерыьно . нарастает и превысит напряжение уставки, сварочная пушка отключается с помощью блока 18 прекращения сварки, так KBI; характер систематического увеличения рассогласования положения луча и стыка свидетельствует о ненормальных условиях протекания процесса сварки. Если сигнал с фотоприемника 13 меньше напря>кения устаэки, то система управления работает в режиме наведения на стык.

Процесс слежения начлнается с обеспечения параллельности плоскости среза 4 пушки и поверхности изделия, что затем контролируется в течение всего процесса сВ8рКМ, Для этого уравнива.отся расстояния от двух дламетрально противоположных точек А и Б в плоскости среза 4 пушки до поверхности изделия. Совмещение луча и стыка на поверхности изделия в начальной точке предел сваркой осуществляется известными методами, Спел<ение за совмещением электронного луча со стыком в процессе сварки производится только по положению сварочной ванны относительно линии стыка нг обратной стороне .изделия, так как на5

1 5 правление электронного пуча перпендикуJiHpHo поверхности изделия при его двойном преломлении с помощь о отклоняю-,цей системы 3 сварочной пушки 1 и параллельность плоскости среза 4 IlgIJJIкения электронного луча, возможна только в пределах менее радиуса внутреннего отверстия GC сварочной пушки, иначе луч попадает на OC. По результату анализа коррекция положения электронного луча производится в том случае, если рассогласование вызвано неп родолжител ьными во времени возмущениями, которые с учетом скорости сварки можно скомпенсировать за время перемещения электронного луча поперек стыка на расстояние 0,6 радиуса внутреннега отверстия OC сварочной пушки. Если рассогласование постоянно нарастает и прлближается к величине 0,6 радиуса внутреннего отверстия ОС, то очевидно, что око носит стационарный характер. Например, изделие неточно выставлено перед сваркой и QT начальной точки. где пуч совмещается со стыком перед сваркой, направление перемещения изделия расходится с направлением ликии стыка. В этом случае процесс сварки прекращается, что позволяет сохранить изделие в пригодном для обработки состоянии и исключить отход его в брак производства. Обеспечение параллельности плоскости среза 4 пушки и поверхности изделия, анализ развития рассогласования за время, в течение которого электронный луч при коррекции своего положения относительно стыка перемещается поперек его линии в одном направлении на расстояние 0,6 радиуса внутреннего отверстия 0С сварочной пушки, определение характера дальнейшего протекания процесса сварки в зависимости от результата анализа развития рассогласования приводят к положительному эффекту, выражающемуся в снижении брака производства. (1680168

В случае перекоса иэделия 5 в плоскости, перпендикулярной направлению его перемещения на некоторый угол (фиг.1), нарушается равенство расстояний от двух диаметрально противоположных точек А и В, расположенных на поверхности среза 4 пушки до поверхности изделил в плоскости, перпендикулярной направлению перемещения изделия (плоскости стыка): li Ф )р, При этом плоскость стыка займет наклонное положение и провара стыка не будет, так как точка попадания электронного луча на стык на поверхности изделия не будет совмещена с пятном нагрева от сварочной ванны на обратной стороне изделия в направлении электронного луча, Поэтому необходимо обеспечить, чтобы I> = lz причем не обязательно оперировать тремя точками на поверхности среза пушки и поверхности иэделия, так как конструкция рабочего сто- 20 ла вакуумной камеры не допускает перекоса в направлении перемещения иэделия (в плоскости стыка). Даже если перекос какимто образом и возникает, ан не вызовет ухода. стыка, так как находится в его плоскости. 25

Как видно из фиг.2 (вид в плоскости, перпендикулярной электронна-оптической аси пушки), для того, чтобы обеспечить соаснасть выходящего из.отклоняющей системы 3 сварочной пушки, электронного луча с 30 ее электронно-оптической осью (тачка О), он вводится в ОС в некоторой точке А. Поэтому при отклонении линии стыка от оси NN, например, в направлении ОМ, коррекцию

I необходимо производить так. чтобы при со- 35 вмещении электронного луча и стыка луч, входящий в отклоняющую систему, не попал на нее (тачка А ). Это возможна при условии ОМ < АА. Экспериментальна уси ( танавлено, что эта условие выполняется при 40

AA 0,6 ОМ (радиуса внутреннего отвер1 я стия ОС).

Выполнение условия параллельности плоскости среза пушки и поверхности изделия посредством непрерывного контроля 45 равенства расстояний от двух диаметрально противоположных точек в плоскости среза пушки до поверхности изделия при двойном преломлении электроннога луча и направлении его перпендикулярно поверх- 50 ности изделия, позволили исключить самое ненадежное звено в системах слежения за стыком — использование вторично-эмиссионных сигналов на коллекторе отраженных электронов, формирование и сканирование 55 считывающего луча и обработку полученных информативных сигналов для определения взаимного положения стыка и электронного луча, Контроль положения сварочной ванны относительно линии стыка на обратной поверхности иэделия значительно праще, а поэтому и надежнее, чем функционально абьединяю ций два способа: вторично— эмиссионный и телевизионный, как выполнено в прототипе. При возникновении несовпадения положения электронного луча и стыка анализируется его дальнейшее развитие и производится количественная оценка перемещения электронного луча ва время коррекции ега положения для устранения рассогласования. В результате определяется порлдок дальнейших технологических операций; продолжить процесс сварки, или прекратить его и, таким образом, сохранить иэделие и не допустить его отхода в брак и роизводства.

Проведенные испытания способа подтвердили эффективность использования отличительных признаковдлл снижения брака производства за счет упрощения и повышенил надежности способа слежения эа стыком, Формула изобретения

Способ слежения за стыком при электронно-лучевой сварке, включающий двойное преломление электронного луча и ..апранление ега перпендикулярно к поверхности изделия, совмещение электронного луча со стыком на поверхности изделия, контроль и коррекцию положения сварочной ванны относительно линии стыка с обратной стороны изделия, а т л и ч а ю щ и йс я тем, чта, с целью снижения брака производства, упрощения и повышения надежности способа слежения за стыкам, в процессе сварки выравнивают расстояния ат двух диаметрально противоположных точек в плоскости среза сварочной электронной пушки до поверхности изделия, контроль осуществляют путем измерения рассогласования положения сварочной ванны относительно линий стыка на обратной стороне изделия за время, втечение которого электронный луч при коррекции своего положения относительно стыка перемещаетсл поперек его линии в одном направлении на расстоянии 0,6 радиуса внутреннего отверстия отклоняющей системы сварочной пушки, и, если рассогласование положения сварочной ванны относительно линии стыка на обратной стороне иэделия превысит величину, равную 0,6 радиуса внутреннего отверстия отклоняющей системы сварочной пушки, сварку останавливают, в противном случае производят совмещение электрон наго луча со стыком.

1680468

0С

Составитель В. Бродягин

Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Редактор M.Òîâòèí

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3271 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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