Способ электронно-лучевой сварки и устройство для его осуществления

Способ электронно-лучевой сварки и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Способ электронно-лучевой сварки с регулированием тепловложения в шов путем перемещения электронного луча по замкнутой траектории за счет колебаний с фазовым сдвигом в двух взаимно перпендикулярных плоскостях , отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения за счет улучшения формирования шва, осуществляют ограничение траектории колебаний луча в плоскости, совпадающей с & с направлением скорости сварки. (Л C/fo/yocfTTfy arrfforSj ffe// /e ffft/ ffef ae /jyt/a

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (59 4 В 23 К 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ рии

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3881618/25-27, 3898645/25-27 (22) 10.04.85 (46) 15.11.86. Бюл. № 42 (72) B.ß.Áåëåíüêèé, В.А.Анкудинов и В.А.Смирнов (53) 621. 791. 72 (088. 8) (56) Нестеренков В.N. Генератор тока для отклонения электронного пуч— ка но заданному закону. Сб. "5-я

Всесоюзная конференция по,электронно-лучевой сварке, 1975, Киев, 1978, с. 137-139.

Куцан Ю.Г., Тур А.В. Прибор для автоматического кругового перемещения электронного пучка сварочной пушки. — Автоматическая сварка, 1975, № 6, с; 74-75.

Патент Японии ¹ 53-4506, кл. В 23 К 15/00, 1978.

ÄÄSUÄÄ 1269949 А 1 (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВО11 СВАРКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ электронно-лучевой сварки с регулированием тепловложения в шов путем перемещения электронного луча по замкнутой траектории за счет колебаний с фазовым сдвигом в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения за счет улучшения формирования шва, осуществляют ограничение траектории колебаний луча в плоскости, совпадающей с направлением скорости сварки. т

t 269949

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что ограничение траектории колебаний электронного луча осуществляют по закону y=A< (cosa t), где у — величина отклонения электронного луча в плоскости, совпадающей с направлением скорости сварки, А амплитуда колебаний луча в направлении скорости сварки; Q — частота ко» лебаний электронного луча, t — время цикла колебаний электронного луча, 3 ° Способ по п. 1, о т л и ч а.— ю шийся тем, что ограничение траектории колебаний осуществляют," устанавливая частоту колебаний в плоскссти, совпадающей с направлением скорости сварки„ в два раза превышающую частоту колебаний в другой плоскости.

4. Устройство для электронно-лучевой сварки, содержащее генератор электрических сигналов и два усилителя, выходы которых подключены к отклоняющей системе электронной

Изобретение относится к технологии и.оборудованию электронно-лучевой сварки.

Целью изобретения являетея повышение качества сварного соединения за счет улучшения формирования шва.

На фиг.1 и 2 изображены схемы траекторий движения электронного луча,на фиг.3 и 4-варианты блок-схем ус— тройства для осуществления способа.

В процессе сварки перемещают электронный луч (не показан) по зам- кнутой траектории эа счет колебаний с фазовым сдвигoN в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, при этом траектории l и 2 колебаний луча ограничивают в плоскости, совпадающей с направлением скорости сварки (фиг.1 и 2).

Ограничение колебаний электронного луча осуществляют по закону у = А (созсд де у — отклонение электронного луча в плоскости, совпадающей с направлением скорости сварки; пушки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено блоком преобразования напряжений, вход которого соединен с одним из выходов генератора, а выход — с входом одного из усилителей.

5, Устройство по и. 4, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок .преобразования напряжений выполнен в виде двухполупериодного выпрямителя. б. Устройство по п. 4, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок преобразования напряжения выполнен в виде делителя частоты электрических сигналов, 7. Устройство по п. 6, о т л ич а ю щ е е с я тем, что делитель частоты выполнен в виде последова,тельно соединенных формирователя прямоугольных импульсов, счетного триггера и преобразователя прямоугольных сигналов в синусоидальные.

A — амплитуда колебаний электронного луча;

И вЂ” частота колебаний электронного луча; время цикла колебаний электронного луча.

Ограничение траектории колебаний электронного луча можно осуществлять

/ устайавливая частоту колебаний .в плоскости, совпадающей с направлением скорости сварки, в два раза превы- шающую частоту колебаний в другой . плоскости.

Устройство для осуществления спог. соба содержит генератор 3 электрических сигналов, преобразователь 4 в виде двухполупериодного выпрямителя, усилитель 5 сигналов поперечных от" клонений луча, усилитель 6 сигналов . продольных отклонений луча, выходы которых подключены ко входам. отклоняющей системы 7 электронной пушки

{не показана).

Один из выходов генератора 3 подключен ко входу двухполупериодного

1269949

Генератор 3 вырабатывает синусоидальные сигналы, сдвинутые по фазе о на 90 . Двухполупериодный выпрямитель, входящий в блок 4 с целью исключения нелинейности при малых уровнях входного сигнала, выполнен на основе операционного усилителя. Генератор 3 вырабатывает два сигнала с одинаковой частотой, причем фаза одного из сигналов (, а другого

+ — т. е. на выходах генератора

3 формируются сигналы sin ы t u cosset.

Сигнал sin Q t через усилитель 5 подается в катушку поперечных колебаний отклоняющей системы 7 электронной пушки. В показанной на фиг.1 системе координат ось х перпендикулярна направлению скорости сварки. Сигнал

cos t с выхода генератора 3 подается на вход двухполупериодного выпрямителя 4, где ограничивается по модулю. Ограниченный по модулю сигнал с выхода двухполупериодного выпрямителя 4 блока через усилитель 6 поцается в катушку продольных колебаний отклоняющей системы 7 электронной пушки. Ось у совпадает с направлением скорости сварки, Таким образом, в отклоняющую систему электронной пушки подаются сигО налы, сдвинутые по фазе на 90, причем колебания луча в плоскости, совпадающей с направлением скорости 50 ,сварки, ограничены и отклонение электронного луча происходит в указанной. плоскости в соответствии с формулой

40 у = А, (совы t)

Стклонение электронного луча в плоскости, перпендикулярной направлению скорости сварки, по синусоидаль 55 выпрямителя 4, другой выход генератора 3 соединен с усилителем 5. Выход двухполупериодного выпрямителя

4 подключен ко входу усилителя 6 (фиг.3). 5

Преобразователь 4 может быть выполнен в виде делителя частоты сигналов, который представляет собой последовательно соединенные формирователь 8 прямоугольных импульсов, счетный триггер 9 и преобразователь IO прямоугольных импульсов в синусоидальное напряжение (фиг.4).

Устройство работает следующим образом. 15 ному закону и отклонение луча в плоскости, совпадающей с направленп— ем скорости сварки, по косинусоидальному закону с ограничением сигнала по модулю обусловливают движение луча по траектории, которая в общем случае является дугой полуэллипса, а в случае равенства амплитуд сигналов отклонения — другой полуокружности. В процессе движения луча с отклонением по описанному закону при достижении крайних точек отклонения, лежащих на оси, перпендикулярной скорости сварки направление движение луча меняется на противоположное.

Устройство, содержащее делитель частоты сигналов, работает следующим образо л.

Генератор 3 вырабатывает синусоHpàëüHûå сигналы, сдвинутые по фазе о на 90 . Преобразователь 10 прямоугольных сигналов в синусоидальные

1 может быть выполнен в виде фильтра.

Генератор 3 вырабатывает два сигнала с частотой 2Q, причем фаза одного из сигналов Ч о, а другого Ц +

+ ---, т.е. на выходах генератора 3

2 формируются сигналы sin 2 u t u

cos 2 Qt, где 1 — время. Сигнал

cos 2 ut через усилитель 6 подается в катушку продольных колебаний отклоняющей системы 7 электронной пушки. Ось у совпадает с направлением скорости сварки, Сигнал sin 2ut с выхода генератора 3 подается на вход делителя частоты блока, на входе которого формируется сигнал ззпсй t. Этот сигнал через усилитель

5 подается в катушку поперечных ко.лебаний отклоняющей системы 7 электронной пушки. Ось х перпендикулярна направлению скорости сварки.

Таким образом, в отклоняющую сис-. тему 7 электронной пушки подаются о сигналы, сдвинутые о фазе на 90 причем частота сигнала, подаваемого в катушку, которая отклоняет электронный луч в плоскости, совпадающей с направлением скорости сварки, в два раза превышает частоту сигнала отклонения в другой плоскости.

При этом электронный луч в процес се сварки отклоняется по закону х = А sinQt

Х у =A cos 2ut, соя 2 G3t = 1 — 2з1п Q t г и подставляя.в это соотношение sirQt= х получаем г

2х

А7 э

У=А (1

1 т.е. траекторией движения луча при

1 его отклонении по указанному законув процессе электронно-лучевой сварки является парабола с осью симметрии, совпадающей с направлением скорости сварки,, и вершиной, лежащей на этой оси на расстоянии А, от центра пересечения осей отклонения. Точки пересечения ветвей параболй с осью отклонения, перпендикулярной направлению скорости сварки, расположены на расстоянии А„/ - 2 от центра пересе— чения осей отклонения. Б процессе; движения луча с отклонениями но опи санному закону при достижении край-,. них точек отклонения, лежащих на . ветвях параболы, направление движения луча меняется на противоположное.

Такими! образом, в обоих вариантах способа за счет изменения направпе-. ния движения электронного луча на кромках шва и перераспределения ме-. талла сварочной ванны в местах сплавления его с основным матерна", лом исключаются острые проплавы и . подрезы, а следовательно, повьппается качество сварного соединения.

Способ был опробован при электрон но-лучевой сварке стали 12Х18Н10Т.

Сварку производили на установке эЛЦ-4 с энергетическим комплексом, $ 1 где А„ и А — амплитуды отклонения по обеим осям.

Используя тригонометрическое соотношение

269949 Ь

У-250А. Режим сварки был следующий: ,ускоряющее напряжение 28 кВ, ток луча 240 мА, скорость сварки .

4,5 мм/с. Глубина проплавления при этом составляла 20 мм.

Перемещение луча осуществляли пу; тем подачи в отклоняющую систему электронной пушки электрических сиго налов, сдвинутых по фазе на 90 причем косинусоидальный сигнал ограничивался по модулю путем двухполуг периодного выпрямления. Амплитуда отклонения по обеим осям была одинакова и составляла величину 2,0 мм, а частота колебаний устанавливалась равной 120 Гц, Перемещение луча осуществляли -пу тем подачи в отклоняющую систему электронной пушки сигналов, сдвинуо тых по фазе 90, причем частоту сигнала отклонения в плоскости, совпадающей с направлением скорости сварки, устанавливали в два раза вьппе

2,частоты отклонения электронного луча в другой плоскости. Амплитуда отклонения по обеим осям была одинакова и составляла величину 2,0 мм.

Генератор сигналов вырабатывал сиг30 налы с частотой 240 Гц. При этом ,частота отклонения электронного луча в плоскости, совпадающей с направ-. лением скорости сварки, равнялась частоте генератора сигналов, а частота колебаний в другой плоскости

-была в два раза ниже и составляла величину 120 Гц.

Анализ макрошлифов сварных соедин нений и внешний вид швов показали

40 отсутствие пиков проплавления и подреэов, которые наблюдались при сварке известными способами.

1 269949

1269949

Составитель В.Чернов

Техред И. Верес Корректор И.Муска

Редактор Н.Горват

Заказ 6078/10 Тираж 1.001 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/S

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4