Способ электроннолучевой сварки



Способ электроннолучевой сварки

 


Владельцы патента RU 2522670:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет"МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ") (RU)

Изобретение относится к способу электроннолучевой сварки и позволяет улучшить качество сварных соединений. Способ включает приложение к плоскости стыка свариваемых деталей локального магнитного поля, направление электронного луча на стык с образованием канала проплавления и электроннолучевую сварку деталей в нижнем положении с несквозным проплавлением. Прикладывают магнитное поле, направление которого перпендикулярно плоскости стыка. Электронный луч направляют под острым углом к поверхности свариваемых деталей, который выбирают из условия обеспечения входа электронного луча в канал проплавления под углом 90°±15°, образования криволинейной траектории луча и обеспечения направления электронного луча вблизи дна канала проплавления под углом 0÷30°. 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способу сварки, и может найти применение при производстве различных сварных конструкций ответственного назначения.

Известный способ сварки электронным лучом в нижнем положении (Мамутов Е.Л., Электроннолучевая сварка деталей большой толщины, Москва, «Машиностроение», 1992 г., 125 с.) содержащий электроннолучевую пушку, свариваемые детали, электронный луч, сварочную ванну, канал проплавления и сварной шов. Однако, во время электроннолучевой сварки с глубоким проплавлением происходит периодическое экранирование луча парами металла и перемещающимся жидким металлом сварной ванны, что приводит к периодической расфокусировки луча и нестабильности воздействия электронного луча на фронте плавления и в корне шва.

Однако при таком способе сварки происходит образование корневых дефектов, таких как непостоянство глубины проплавления, наличия полостей и несплавлений в корневых пиках, что обуславливает снижение качества сварных соединений.

Известен способ сварки, при котором осуществляют одновременное проплавление стыка свариваемых деталей электронным пучком и соосно расположенным с ним дуговым разрядом, который формируют посредством полого катода. Электронный пучок направляют с лицевой стороны стыка через плазму дугового разряда и создают магнитное поле дугового разряда одинакового направления с магнитным полем электронного пучка, формируя заданную геометрию электронного пучка и канала проплавления, в который подводят энергию дугового разряда, причем электронный пучок отклоняют по толщине деталей в требуемом направлении на заданную величину (патент РФ №2174067, МПК B23K 15/00).

Недостатком данного способа является значительное усложнение оборудования из-за введения в область сварки полого катода, кроме того, магнитное поле токов дугового разряда растекающихся по детали не достаточно для значительного отклонения электронного луча.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ электроннолучевой сварки в нижнем положении, включающий образование плоскости сварного стыка, приложение локального магнитного поля, по меньшей мере, к части сварного стыка, причем это магнитное поле является перпендикулярным к оси электронному лучу, и параллельным к плоскости сварного стыка деталей, направление электронного луча на сварной стык для электроннолучевой сварки деталей, и получение сварного соединения. Причем указанное локальное магнитное поле управляет электронным лучом по мере его прохождения через границу раздела (патент РФ №2346795, МПК B23K 15/00).

Однако в таком способе главным является решение проблемы искривления электронного луча у дна сварного шва в направлении одной из деталей при сварке разнородных металлов. При этом происходит снижение качества сварных соединений из-за образования корневых дефектов.

Технической задачей изобретения является улучшение качества сварных соединений.

Технический результат заключается в уменьшении корневых дефектов, возникающих из-за колебаний глубины проплавления во время электроннолучевой сварки без сквозного проплавления в нижнем положении и достигается тем, что в известном способе, включающим образование плоскости стыка свариваемых деталей, приложение к части сварного стыка локального магнитного поля, перпендикулярного оси электронного луча, направление электронного луча на стык для электроннолучевой сварки деталей, сварку осуществляют в нижнем положении с несквозным проплавлением, а линии индукции магнитного поля направляют перпендикулярно плоскости стыка, при этом электронный луч направляют под острым углом к поверхности свариваемых деталей.

Сущность изобретения поясняется схемой, реализующий способ сварки. Схема для реализации способа содержит электроннолучевую пушку 1, свариваемые детали 2, электронный луч 3, механизм перемещения деталей 4, стол 5, сварочную ванну 6, канал проплавления 7, сварочный шов 8.

Сущность способа ЭЛС заключается в следующем.

Создают магнитное поле, линии индукции которого направлены перпендикулярно электронному лучу и плоскости сварного стыка и проходят через сварной стык деталей. Процесс сварки ведется вертикальным пучком в нижнем положении с несквозным проплавлением. Под сваркой вертикальным пучком в нижнем положении общепринято понимать, что глубина проплавления совмещается с глубиной сварочной ванным (направлением силы тяжести); под сваркой горизонтальным пучком на вертикальной стенке - глубина сварочной ванны (направление силы тяжести) совмещается с шириной шва (горизонтальный шов). Известно, что частица с зарядом q и скоростью v , движущаяся в магнитном поле B , испытывает воздействие силы F , называемой силой Лоренца. Эта сила действует перпендикулярно векторам B и v . Величина и направление этой силы определяются векторным произведением F = q = [ v , B ] . Данная сила задает траекторию движения электронов луча по дуге окружности. Периодическое экранирование луча парами металла и перемещающимся жидким металлом сварной ванны, не будут оказывать существенного влияния на макроструктуру сварного шва, а именно - на образование пиков проплавления в корне шва, так как вблизи дна канала проплавления электронный луч будет находиться под углом γ=(0…30°) относительно направления сварки. Основополагающим является отклонение луча в локально именно в корне шва для уменьшения амплитуды возникающих в процессе сварки корневых швов. Величина начального наклона электроннолучевой пушки α зависит от расстояния между пушкой и поверхностью свариваемых деталей, распределения индукции магнитного поля и выбирается таким образом, чтобы электронный пучок входил в канал проплавления под углом β = ( 90 15 ) относительно лицевой плоскости свариваемых деталей, что сократит длину пути электронного луча в канале проплавления, и, соответственно, потери энергии пучка электронов, вызванные его рассеиванием парами металлов.

Угол поворота вектора скорости электрона, двигающегося в однородном магнитном поле действующего в пределах свариваемого стыка перпендикулярно его плоскости, определяется следующим выражением:

t g ( γ ) = 1 e B m t g ( α ) t ,

где e - заряд электрона, B - индукция магнитного поля, m - масса электрона, t - время движения электрона от поверхности изделия до дна канала.

Схема для реализации способа ЭЛС работает следующим образом. Создают магнитное поле, линии индукции которого перпендикулярны свариваемым кромкам. Электроннолучевую пушку 1 устанавливают вертикально под углом α к лицевой плоскости свариваемых деталей 2, выбранным из условия 0°<α<90°. Электронный луч 3 от электронной пушки 1 направляют сварной стык 2 таким образом, пучок входил в канал проплавления под углом β = ( 90 15 ) относительно лицевой плоскости свариваемых деталей, причем электроны имеют криволинейную траекторию по всему своему пути. Затем, посредством механизма перемещения 4, перемещают стол 5 с расположенными на нем свариваемыми деталями 2 со скоростью сварки и проводят сварку без сквозного проплавления свариваемых деталей. В результате расплавления основного металла свариваемых деталей 2 образуется общая сварочная ванна 6, окружающая криволинейный канал проплавления 7, которая затем кристаллизуется с образованием сварного шва 8. Величина индукции магнитного поля выбирается исходя из требуемой глубины проплавления, ускоряющего напряжения электроннолучевой пушки и угла наклона электроннолучевой пушки к плоскости свариваемых деталей.

Использование предлагаемого способа сварки обеспечивает получение сварных соединений без образования корневых дефектов типа пиков проплавления, нестабильности глубины проплавления.

Способ электроннолучевой сварки деталей, включающий приложение к плоскости стыка свариваемых деталей локального магнитного поля, направление электронного луча на стык с образованием канала проплавления и электроннолучевую сварку деталей в нижнем положении, отличающийся тем, что сварку осуществляют с несквозным проплавлением, при этом прикладывают магнитное поле, направление которого перпендикулярно плоскости стыка, а электронный луч направляют под острым углом к поверхности свариваемых деталей, который выбирают из условия обеспечения входа электронного луча в канал проплавления под углом 90°±15°, образования криволинейной траектории луча и обеспечения направления электронного луча вблизи дна канала проплавления под углом 0÷30°.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу изготовления сварных изделий, преимущественно сварных каркасов искусственных клапанов сердца ИКС. Способ изготовления каркасов искусственных клапанов сердца из технически чистого титана включает сборку и сварку деформированной волочением проволоки и пластины и термическую обработку.

Изобретение относится к области сварки, в частности к электронно-лучевой сварке в вакууме разнотолщинных деталей. Стыковое замковое соединение осуществляется между деталью с большей толщиной, на торце свариваемой кромки которой выполняют основание замка, и деталью с меньшей толщиной, которая пристыковывается к ней.

Изобретение относится к металлургии, в частности к сварке и пайке металлов, и может быть использовано для изготовления различных изделий в ядерной энергетике и других отраслях машиностроения.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в технологии производства ответственных сварных конструкций. .

Изобретение относится к электронно-лучевой обработке и позволяет получить качественные сварные соединения изделий большой толщины путем повышения стабильности формирования шва при глубоком несквозном проплавлении с конструктивно заданным зазором.

Изобретение относится к устройству для удержания деталей при ремонте лопатки моноблочного турбинного диска турбины посредством электронно-лучевой сварки вставки с лопаткой по плоскости стыка.

Изобретение относится к способу электронно-лучевой сварки немагнитных металлов и сплавов. .

Изобретение относится к способу электронно-лучевой сварки и предназначено для получения неразъемных сварных соединений. .

Изобретение относится к способам наплавки при восстановлении изношенных и упрочнении новых деталей ГТД, ГТУ и паровых турбин, а именно лопаток турбомашин. .

Изобретение относится к области ремонта деталей, в частности к способам ремонта деталей из высоколегированных жаропрочных сталей и сплавов, и может найти применение в авиационной и судостроительной промышленности, а также в энергетическом машиностроении.
Изобретение относится к области электронно-лучевой сварки и может найти применение для сварки стыковых соединений толстолистовых конструкций в различных отраслях машиностроения. Способ заключается в том, что кромки элементов конструкций собирают встык с зазором. Сварку осуществляют в вакууме с разверткой электронного пучка, обеспечивая формирование корня шва и части его сечения, а оставшуюся часть сечения шва с лицевой стороны наплавляют присадочным материалом. При этом одну из кромок выполняют скошенной и обеспечивают увеличение зазора между кромками к лицевой стороне, а центр развертки электронного пучка смещают в сторону скошенной кромки. Величина зазора между кромками с обратной стороны не должна превышать 0,5 мм, а зазор между кромками с лицевой стороны составляет 1-2 мм. Развертку электронного пучка осуществляют по круговой траектории с диаметром d=(3/2)b-(1/2)а, со смещением центра от нескошенной кромки к скошенной на величину Δ=(a+b)/4, где: а - зазор между кромками с обратной стороны, b - зазор между кромками с лицевой стороны. Техническим результатом предлагаемого способа является повышение качества электронно-лучевой сварки конструкций больших толщин. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области корпусного судостроения и может быть применено при соединении сваркой деталей большой толщины. Способ формирования стыка соединяемых деталей большой толщины из титановых сплавов при электронно-лучевой сварке включает образование подкладки из припуска одной из деталей. Подкладку удаляют при механической обработке после сварки стыка при вертикальном положении луча. Толщину и ширину подкладки выполняют равной соответственно 0,25-0,35 и 0,10-0,15 от толщины стыка. С обратной стороны подкладки напротив стыка выполняют риску глубиной 0,004-0,006 от толщины стыка, по которой визуально оценивают отсутствие непровара по выходу проплава. Предлагаемая технология обеспечивает получение высококачественного сварного соединения.2 ил.

Способ электронно-лучевой сварки разнородных металлов или сплавов предназначен для изготовления сварных конструкций больших толщин. Способ включает направление электронного пучка на свариваемый стык с лицевой его стороны. В процессе сварки электронный пучок отклоняют в сторону материала с отрицательным термоэлектрическим потенциалом под острым углом φ(0) к стыку. Обеспечивают отклонение от стыка оси пучка с обратной стороны свариваемой детали под воздействием магнитных полей термоэлектрических токов под углом, равным упомянутому углу φ(0). Величину угла φ(0) определяют в зависимости от заряда и массы электрона, ускоряющего напряжения, магнитной индукции на поверхности стыка, толщины свариваемой детали и коэффициента, учитывающего для каждой пары разнородных материалов параметры стыка и температуру нагрева. Изобретение позволяет повысить качество сварных соединений из разнородных металлов и сплавов большой толщины с отсутствием непроваров по толщине стыка. 2 ил.

Изобретение относится к способу изготовления узла, полученного путем соединения первого конструктивного компонента (1) со вторым конструктивным компонентом. Подготавливают первый конструктивный компонент (1) путем формирования группы удлиненных выступов (3) на его соединительной поверхности (2). Каждый выступ (3) имеет осевую линию, конец и основание. Осевая линия на конце каждого выступа (3) ориентирована под углом относительно перпендикуляра к соединительной поверхности (2) у основания выступа, и угловая ориентация осевых линий, проходящих через концы выступов, изменяется в пределах группы выступов (3). Затем первый конструктивный компонент и множество отверждаемых гибких ламинатных слоев соединяют таким образом, чтобы ввести выступы (3) в по меньшей мере некоторые отверждаемые гибкие ламинатные слои, и осуществляют отверждение гибких слоев для получения второго конструктивного компонента. Использование способа позволяет обеспечить повышение прочности получаемых узлов конструктивных элементов. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ изготовления зубца (18) вил для погрузочно-транспортных устройств с, по существу, горизонтальной в рабочем положении лопастью (5) вил и прилегающей к ней через изгиб вил, по существу, вертикальной спинкой (20) вил, которая снабжена присоединительными элементами (2, 3) для транспортных устройств, причем зубец вил состоит из нескольких соединенных друг с другом частей, заключается в том, что, по крайней мере, некоторое количество частей сваривается друг с другом. При этом части зубца вил свариваются друг с другом посредством электронно-лучевой сварки и/или лазерной сварки. Сварной шов между прилегающими друг к другу поверхностями частей проводится с двух сторон по поверхности на глубину минимум 15 мм. Изобретение обеспечивает повышение прочности зубца. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способу электронно-лучевой сварки немагнитных металлов и сплавов в вакууме. Способ включает несквозное проплавление стыка (3) свариваемых деталей (4) электронным лучом (2) и создание постоянного магнитного поля внутри свариваемых деталей, величина которого максимальна в зоне корня шва. В процессе сварки отклоняют луч (2) и вместе с ним острие канала проплава (11) вдоль стыка в направлении хода шва или в противоположную сторону. Способ улучшает качество сварных соединений немагнитных металлов и сплавов при несквозном проплавлении за счет устранения колебания глубины канала провара и снижения вероятности возникновения дефектов и расширяет технологические возможности. 4 ил., 1 пр.

Изобретение относится к области изготовления ротора турбины газотурбинного двигателя, состоящего из двух и более деталей, изготовленных преимущественно из никелевого жаропрочного сплава с применением электронно-лучевой сварки. Способ включает получение по меньшей мере двух заготовок компонентов ротора из высокопрочного деформируемого никелевого сплава, предварительную термическую обработку заготовок, их соединение посредством электронно-лучевой сварки с формированием сварного шва и окончательную термическую обработку сварной конструкции ротора. Формирование сварного шва производят путем перемещения свариваемых заготовок относительно источника излучения со скоростью 5-30 м/ч, заготовки компонентов ротора получают из жаропрочного деформируемого никелевого сплава, содержащего, мас.%: углерод 0,05-0,07, хром 14-16, кобальт 15-17, молибден 4,5-5, вольфрам 1-1,8, ниобий 4,2-4,7, суммарное содержание алюминия и титана 2,5-3, цирконий 0,5-0,8, бор 0,001-0,003, магний 0,01-0,03, лантан 0,01-0,03 и неизбежные примеси и никель - остальное. Техническим результатом настоящего изобретения является обеспечение работоспособности конструкции ротора при температуре до 750°C, повышение надежности сварных соединений, повышение прочности сварного шва и основного металла заготовок. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.
Наверх