Способ электронно-лучевой сварки

 

Изобретение относится к области электронно-лучевой сварки и предназначено для управления процессом сварки. Способ включает изменение фокусировки пучка электронов в зависимости от отклонения пучка электронов от оси сварочной ванны, причем частота модуляции тока фокусировки в два раза превышает основную гармонику сигнала, задающего отклонение пучка поперек стыка. Способ позволяет расширить технологические возможности путем оперативного динамического изменения фокусировки пучка электронов. 2 ил.

Изобретение относится к области сварочного производства, а именно к технологии электронно-лучевой сварки.

Цель изобретения повышение качества сварного соединения без снижения эффективности процесса сварки.

При электронно-лучевой сварке с разверткой пучка электронов в сварочной ванне дополнительно формируют модуляцию фокусировки электронного пучка, синхронизированную с поперечной составляющей развертки пучка электронов к направлению сварки по времени и закону изменения, причем период модуляции положения фокуса в два раза меньше периода поперечной развертки пучка электронов, а значение модулированного тока фокусировки в точках максимального отклонения электронного пучка равно рабочему значению, а диапазон его модуляции в одну из сторон не превышает 20-30% Глубина проплавления и интенсивность корневых дефектов зависят от уровня фокусировки пучка электронов. Для получения максимальной глубины проплавления необходимо заглублять фокус пучка электронов на 2/3 от ее значения, однако при этом максимальны размеры дефектов. Отклонение фокуса электронного пучка в ту или иную сторону приводит к уменьшению как корневых дефектов, так и глубины проплавления.

При использовании модуляции тока фокусировки за период поперечной развертки пучка электронов и плавного вывода его на режим максимальной проплавляющей способности в точках максимального отклонения от оси стыка обеспечивается максимальная эффективность процесса, причем при переходе электронного пучка через ось стыка за счет отклонения фокуса от рабочего значения достигается минимальное значение корневых дефектов. Для симметрирования зоны проплава относительно оси стыка модуляцию тока фокусировки синхронизируют по времени и закону изменения тока, чтобы период модуляции тока фокусировки был в два раза меньше периода поперечной развертки.

На фиг. 1 представлен вариант устройства, реализующий способ электронно-лучевой сварки; на фиг. 2 временные диаграммы сигналов развертки пучка электронов.

Устройство содержит электронную пушку 1, формирующую электронный пучок 2, с фокусирующей системой 3 с обмотками 4 и 5 и с отклоняющей системой 6 с координатными обмотками 7 и 8 отклонения электронного пучка 2 относительно поверхности 9 в сварочной ванне 10 изделия, усилители тока 11, 12, 13 и 14, подключенные к соответствующим обмоткам 4, 5 и 7, 8, цифроаналоговые преобразователи 15, 16, 17 и 18, выходы которых связаны со входами усилителей 11, 12, 13 и 14 соответственно, источник опорного напряжения 19 и цифроаналоговые преобразователи 20, 21 и 22, которые своими выходами подключены к первым входам преобразователей 15, 16, 17 и 18 соответственно, запоминающее устройство 23, синхрогенератор 24, делитель частоты 25 и счетчик адреса 26, которые включены в электрическую цепь между синхрогенератором 24 и входом управления запоминающим устройством 23, выходы которого подключены ко входам преобразователей 20, 21 и 22, пульт управления 27, выходы которого подключены ко вторым входам преобразователей 15, 16, 17 и 18, входу управления делителем 25, входам управления запоминающим устройством 23.

Из запоминающего устройства 23 по сигналам от пульта 27 со скоростью изменения адресных сигналов счетчика 26 воспроизводятся сигналы, задающие законы изменения фокусировки электронного пучка 2 на первый вход преобразователя 16 изменения положения электронного пучка относительно изделия 9 в сварочной ванне 10 на первые входы преобразователей 17 и 18. На первый вход преобразователя 15 поступает опорный сигнал источника 19, соответствующий заданию рабочего значения фокусировки пучка электронов.

На вторые входы преобразователей 15, 16, 17 и 18 от пульта 27 управления поступают сигналы, задающие уровни фокусировки электронного пучка, модуляции фокусировки и амплитуды развертки электронного пучка поперек стыка. Сформированные токовые сигналы модуляции и поперечной развертки Ioy поступают соответственно на обмотки систем 3 и 6. На фиг.2 приведены два варианта а и б разверток пучка электронов поперек стыка и соответственно два варианта законов модуляции тока фокусировки ΔI_ф относительно оси Х.

Для модуляции тока фокусировки системы 3 используется обмотка 5. Соотношение ампер-витков обмоток 5 и 4 не превышает 20-30% что достаточно для управления.

На установках У570М и ЭЛУ-5 с энергоблоками ЭЛА-15 и ЭЛА-60/60 cваривались листы из стали 30ХССН2А толщиной до 60 мм. Использовалась круговая развертка с частотой 185 Гц и диаметром 1,5 мм, скорость сварки 2,5 мм/с, ток электронного пучка составлял 197 мА.

При отсутствии дефектов было достигнуто закругление шва 1,2-1,4 мм.

Формула изобретения

Способ электронно-лучевой сварки, заключающийся в формировании поперечной составляющей технологической развертки к направлению сварки, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения без снижения эффективности процесса сварки, дополнительно формируют развертку сигнала модуляции фокусировки пучка электронов, синхронизированную с поперчной составляющей развертки по времени и закону изменения, причем период модуляции положения фокуса в два раза меньше периода технологической развертки, значение модулированного тока фокусировки в точках максимального отклонения пучка равно рабочему значению, а диапазон его модуляции в одну из сторон не превышает 20 30%

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2