Способ электронно-лучевой сварки

Способ электронно-лучевой сварки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электроннолучевой сварке и может быть использовано в различных отраслях машиностроения. Целью изобретения является повышение качества сварного соединения. В процессе ,сварки электронная пушка 1 генерирует электронный луч 2, который фокусируется системой 3 и проходит через отклоняюш.ие катушки 4, 5. На катушки 4, 5 подаются сигналы с выходов регулируемых усилителей 6, 7, на входы которых поступает сигнал с выхода генератора 8 прямоугольных импульсов . При этом электронный луч в зоне сварки расщепляется на два тепловых источника. Тепловой источник, формируемый неотклоненным лучом 2, действует в моменты, когда сигнал в катушках 4, 5 равен нулю. Этот источник тепла обеспечивает расплавление металла на передней стенке канала. Второй тепловой источник, формируемый отклоненным лучом 9 при его двойном преломлении, действует в моменты подачи на отклоняюш,ие катушки 4, 5 прямоугольных импульсов . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (594 В 23 15 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3966004/25-27 (22) 16. 09. 85 (46) 30.01.87. Бюл. № 4 (72) В. Я. Беленький (53) 621.791.72 (088.8) (56) Заявка Японии № 55-36030, кл. В 23 К 15/00, 1980. (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ

СВАРКИ (57) Изобретение относится к электроннолучевой сварке и может быть использовано в различных отраслях машиностроения. Целью изобретения является повышение качества сварного соединения. В процессе, сварки электронная пушка 1 генерирует электронный луч 2, который фокусируется

„„SU„„1286373 системой 3 и проходит через отклоняющие катушки 4, 5. На катушки 4, 5 подаются сигналы с выходов регулируемых усилителей

6, 7, на входы которых поступает сигнал с выхода генератора 8 прямоугольных импульсов. При этом электронный луч в зоне сварки расщепляется на два тепловых источника.

Тепловой источник, формируемый неотклоненным лучом 2, действует в моменты, когда сигнал в катушках 4, 5 равен нулю. Этот источник тепла обеспечивает расплавление металла на передней стенке канала. Второй тепловой источник, формируемый отклоненным лучом 9 при его двойном преломлении, действует в моменты подачи на отклоняющие катушки 4, 5 прямоугольных импульсов. ил.

1?86373

Изобретение относится к электронно-лучевой сварке и может быть использовано в различных отраслях машиностроения.

Цель изобретения — повышение качества сварного соединения.

На чертеже изображена схема, поясня:ощая предлагаемый способ.

В процессе сварки электронная пушка 1 генерирует электронный луч 2, который фокусируется системой 3 и проходит через отклоняющие катушки 4 и 5. На последние подаются сигналы с выходов регулируемых усилителей 6 и 7, на входы которых поступает сигнал с выхода генератора 8 прямоугольных импульсов. При этом электронный луч в зоне сварки расщепляется на два тепловых источника. Тепловой источник, формируемый неотклоненным лучом 2, действует в моменты, когда сигнал в катушках

4 и 5 равен нулю и обеспечивает расплавление металла на передней стенке канала, и его мощность определяется по выражению

Р1= Ро т2 т1+ т2 где Ро — полная мощность луча; т2 — длительность паузы; т1 — длительность импульса отклоненного луча.

Второй тепловой источник, формируемый отклоненным лучом 9 при его двойном преломления, действует в моменты подачи на отклоняющие катушки 4 и 5 прямоугольных импульсов. Мощность источника определяется по выражению

Р2= Ро

Ti+ Г2

Амплитуды сигналов в отклоняющих катушках 4 и 5 выбираются из условий наклона оси отклоненного луча к оси пушки под углом ср, совпадающим с углом наклона передней стенки канала к оси пушки, и расположения точки пересечения оси отклоненного луча с осью электронной пушки в зоне сварки ниже поверхности свариваемого металла.

Угол р определяется теоретически на основе уравнения теплового баланса на передней стенке канала проплавления. В установившемся режиме сварки мощность, подводимая электронным лучом.к передней стенке канала, проплавления в импульсном режиме, равна мощности, необходимой для плавления металла: т2

С1т1 — з п<р= рЯЪ сов р, где р — плотность свариваемого металла;

S — теплосодержание жидкого металла ванны при Т:;

V — скорость сварки;

q — удельная мощность электронного луча; т1э — эффективный КПД.

Отсюда угол наклона передней стенки канала проплавления к оси электронного луча равен

<р= агс1д р (+ т- q ×

10 Сом нож ител ь q T2/ (т i+ т2) оп редел яет удел ьную мощность источника тепла, выделяемую на передней стенке канала, где г1 рассчитывается по выражению

Ро

q — — т у лг

15 где г — радиус электронного луча.

При углах наклона оси отклоненного луча к оси электронной пушки, меньших ср, тепловой источник, формируемый отклоненным лучом, воздействует на переднюю стенку канала и не обеспечивает необходимый доступ тепловой энергии в корневую часть канала для выполнения качественного соединения. Когда угол наклона оси отклоненного луча к оси пушки больше,или точка пересечения этих oceA a 3owe сварки нахо дится выше поверхности свариваемого металла, тепловой источник, формируемый отклоненным лучом, воздействует на заднюю стенку канала проплавления, что тажке не

30 обеспечивает необходимый достуг, тепловой энергии в корневую часть канала.

Таким образом, при реализации способа в процессе электронно-лучевой сварки действуют два тепловых источника, один из которых является основным и действует в моменты, когда луч неотклонен. Этот источник тепла воздействует на переднюю стенку канала проплавления и осуществляет плавление основного металла. Второй источник тепла является дополнительным и действует в моменты отклонения луча с его двойным

40 преломлением. Этот источник тепла воздействует на корневую часть канала и осуществляет дополнительный ввод тепловой мощности луча. Распределение мощности между обоими источниками тепла определяется скважностью импульсов отклонения

45 луча (отношением длительности цикла к длительности импульса) и может меняться путем изменения соотношения длительностей импульса и паузы сигналов в отклоняющих катушках.

Примгр. Сварка стали 12Х18Н10Т толщиной 18 мм производилась на установке

ЭЛЧ вЂ” Ч с энергетическим комплексом

У вЂ” 250 А.

На торце электронной пушки устанавлиу валась дополнительная отклоняющая система, обеспечивающая двойное преломление луча. Режим сварки следующий: ускоряющее напряжение 28 кВ, ток луча 280 мА, 1286373

Формула изобретения ср= arctg р +

q 1)з т у= arctg р +

q qý т) 20

Составитель Г. Квартальнова

Редактор T.Ìèòåéêo Техред И. Верес Корректор A. Тяско

Заказ 7625/! 3 Тираж 998 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4гб

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 скорость сварки 2,8 мм / с. В процессе сварки электронный луч расщепляли во времени на два тепловых источника за счет подачи на отклоняющие катушки электронной пушки прямоугольных импульсов тока, формируемых генератором прямоугольных импульсов типа Г5 — 54 и усиливаемых усилителями мощности типа У7 — 3. Частота следования импульсов составляла 350 Гц, скважность 3,3, что обеспечивало соотношение мощностей источника тепла, формируемого !

О неотклоненным лучом, и источника, формируемого отклоненным лучом при его двойном преломлении соответственно 70 и 30о .

Необходимый угол наклона оси отклоненного с двойным преломлением электронного луча относительно продольной оси пушки рассчитывали по формуле

При р= 7,9.10 кг/м, >= 2,75 10 Дж/кг, q= 8,7 10" Вт/м, и q:= 0,7 необходимый угол ср составлял 9".

В процессе сварки по предлагаемому способу достигается высокое качество сварных соединений, что выражается в благоприятной геометрии шва, близкой к прямоугольной, и отсутствием корневых дефектов в результате дополнительного ввода тепловой энергии в корневую часть канала проплавления.

Способ электронно-лучевой сварки с образованием канала проплавления, при котором электронный луч периодически. отклоняют по прямоугольному закону, отличаюи4ийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения, в моменты отклонения луча производят его двойное преломление в плоскости стыка, при этом ось отклоненного луча направляют параллельно передней стенке канала с пересечением продольной оси электронной пушки в точке, расположенной ниже поверхности свариваемого соединения, под углом, определяемым по формуле где р — плотность свариваемого металла;

S — теплосодержание жидкого металла ванны при Т:,.;

V — скорость сварки; т — длительность импульса отклоненного луча; т — длительность паузы;

q — удельная мощность электронного луча; т1; — эффективный КПД.