Способ контроля процесса электронно-лучевой сварки

Способ контроля процесса электронно-лучевой сварки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к автоматизации сварочных процессов. Цель изобретения - повышение информативности контроля путем контроля геометрических параметров электронного луча. Электронный луч периодически выводят из зоны сварки и сканируют его поперек стыка с фиксированной разделкой кромок. Ток электронной эмиссии регистрируется в каждой точке траектории сканирующего луча. Устанавливается зависимость тока электронной эмиссии от перемещения электронного луча, по которой судят о его геометрических размерах. Измеряют фазовый сдвиг тока электронной эмиссии и по нему определяют величину смещения стыка деталей. Для повышения помехозащищенности способа контроля сканирование луча поперек стыка осуществляется многократно, а ток электронной эмиссии в каждой точке траектории сканирования усредряют. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PECllVEiflHH

1609584 А 1

„„SU<„, щ) В 23 K 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4661693/25-27 (22) 18.01.89 (46) 30.11.90. Бюл. Р 44 (72) В.Д. Лаптенок, А.В.Иурыгий, А.Д.Там<<овцев и В.Г.Угрюмов (53) 621.791.75(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 177006, кл. В 23 К 15/00, 1962. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКИ (57) Изобретение относится к автоматизации сварочных процессов. Цель изобретения — повышение информативности контроля путем контроля геометрических параметров электронного ,луча. Электронный луч периодически выводят из зоны сварки и сканируют

Изобретение относится к автоматизации сварочных процессов электронно-лучевой сварки, в частности к способам контроля и управления процессом электронно-лучевой сварки.

Целью изобретения является повышение информативности контроля путем измерения геометрическ.х параметров электронного луча.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу контроля процесса электронно-лучевой сварки, при котором технологический электронный луч периодически выводят из зоны сварки, сканируют его поперек стыка с фиксированной разделкой кромок, измеряют ток электронной эмиссии, устанавливают фазу измене2 его поперек стыка с фиксированмой разделкой кромок. Ток электронной эмиссии регистрируется в каждой точке траектории сканирующего луча.

Устанавливается зависимость тока электронной эмиссии от перемещения электронного луча, по которой судят о его геометрических размерах. Измеряют .фазовый сдвиг тока электронной эмиссии и по нему определяют величину смещения стыка деталей.

Для повьппения помехозащишенности способа контроля сканирование луча поперек стыка осуществляется многократно, а ток электронной эмиссии в каждой точке траектории сканирования усредняют. 2 ил. ния тока электронной эмиссии на траектории сканирования, по которой судят о положении стыка сварного соединения, дополнительно регистрируют ток электронной эмиссии на траектории сканирования, устанавливают зависимость тока электронной эмиссии от перемещения электронного

< луча, по которой судят о его гео метрических характеристиках. Сканирование электронного луча поперек сты-. ка осуществляют многократно, при этом ток электронной эмиссии в каждой измеряемой точке траектории сканирования усредняют.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2—

j6 л диаграмма нормализованногG сигнала ст стыка.

Устройство содержит электронно-лучевую пушку 1, и отклоняющую систему

2, усилители 3 и 4 продольной и поперечной развертки, коллектор 5 вторичных электронов, устройство б связи с объектоМ микроЭВМ 7 и видеаконтрольное устройство 8. Устройство сваривает изделие 9 по стыку 10.

Способ осуществляют следующим об-. разом.

0958Е, где I — так электронного луча, -- коэффициент вторичной эмиссии свариваемого материала, ((у) - нормированный коэффициент

0 вторичной эмиссии стыкаваго соединения, j(у,у ) — нормированное распределе10 ние плотности тока луча по координате у у - отклонение оси луча от

0 центра стыка, причем

Электронно-лучевой пушкой фарми(2) руется сварочный электронный луч. 1 у у(, Для осуществления операции контроля положения стыка свариваемого соединения и геометрических характеристик электронного луча микроЭВМ 7 через устройство б связи с объектом, усилители 3 и ч развертки и отклоняющую систему 2 периодически на короткое время выводит электронный луч из зоны. Ч() у сварки по треугольной развертке — 0 сканирования. Время сканирования

25 выбирают таким, чтобы канал проплавления за этот период не успел заметна измениться. Траектория перемеще ния электронно о луча поперек стыка разбита на ряд дискретных точек, координаты KoTopblx заранее известны.

В каждой точке траектории измеряется ток электронной эмиссии, снимаемый с коллектора 5 вторичных электронов,. преобразуется аналого-цифровым пре- 35 образавателем, входящим в устройство .6 связи с объектом, в цифровой код и запоминается в памяти микроЭВМ 7.

Процесс сканирования многократно повторяется и каждая реализация тока электронной эмиссии заносится в память микроЭВМ 7. Мик,роЭВМ 7 по множеству реализаций в каждой точке траектории сканирования вычисляет среднее значение тока электронной эмиссии. В результате вычислений получается усредненная зависимость тока электронной эмиссии от перемещения электронного луча поперек стыка 10, которая отражает . 50 реакцию тока вторичной эмиссии на взаимодействие электронного луча со стыком 10 свариваемого соединения. л при иа уа -b, при b y c. b (3)

)(ри b r у с-

С учетам (3) выражение (1) может быть представлено в виде

ЗО,(y.) = . ((f J j(y у.) dpi (4) b

1 (ул) . Лл ((лл j j (y ° y,)й л (5) -Ь

z, - z ° лл„((y,(y)j(y, y,)) (l) Ток электронной эмиссии-при скани- 55 роваиии стыка 10 электронным лучом описывается выражением

Нормированный коэффициент вторичной эмиссии для стыкавага соединения с зазора в стыке или разделкой крамок шириной 2b мажет быть представлен в виде

Из выражения (ч) видно, что так вторичной эмиссии содержит две сос-.=. тавляющие: постоянную составляющую и составляющую, зависящую ат величины у — смещения электронного луча от аси стыка, которая при изменении у, т.е. при сканировании электронного луча поперек стыка с точностью до постоянного коэффициента Ч) аписщвает зандавую характеристику электронного луча, аналогичную тай, которая получается при зондировании электронного луча тонким металлическим зондам толщиной 2Ь. Вычитая из выражения (4) постоянную составляющую Тп.q„, получим зондовую характеристку датчика электронной эмиссии.

Эту операцию выполняет микроЭВМ.

Пля осуществления этой операции неодходима из показаний така вторичной эмисии в каждой точке траектории сканирования вычесть наибольшую величину. Получаемая при этом зондовая характеристика имеет отрицательный знак.

609584

po3BN использован микроконтроллер

К1-20. Время сканирования луча составляло 1 мс. Усреднение характеристик осуществлялось по восьми реализапиям. Нормированный сигнал стыка выводился на видеоконтрольное устройство, в качестве которого использован осциллограф. Гарантированный зазор в стыке составлял 0,2 мм.

Таким образом, информативность способа повышается за счет дополнительного контроля геометрических параметров электронного луча, а ломе15 хозащищенность контроля положения стыка за счет многократного измере ннл тока электронной эмиссии. (Ую п Чм 2ЬЗ(У ) 9 т. е. зависимости тока вторичной эмиссии от перемещения электронного ,луча поперек стыка совпадает с распределением тока электронноголуча по этой координате и поэтому, используя эту зависимость, можно рассчитать геометрические характеристики электронного луча, в частности диаметр.

Для удобства таких расчетов целесообразно зондовую характеристику нормализовать, а для. этой цели все координаты делят на максимальную величину.

На фиг. 2 показан внешний вид нормализованной зондовой характеристики — сигнала от стыка. Б том случае когда стык 10 смещен от центра развертки центр зондовой характеристики смещен от центра сканирования на величину отклонения стыка у». Диаметр электронного луча на определенном уровне амплитуды тока (например, на

50%-ном уровне) можно рассчитать, как разность абсцисс уо — у . Форма нормализованного сйгнала от стыка наблюдается на экране видеоконтрольного устройства. Таким обрзом, предлагаемый способ позволяет контролировать как отклонение стыка свариваемого изделия, так и геометрические характеристики электронного луча.

В устройстве для осуществления предлагаемого способа в качестве микВ том случае, когда в зазор в стыке мал, т.е. 2Ъ (< д где d >< — эффективный диаметр луча, выражение (5) можно записать в виде

Формула из обретения

Способ контроля процесса электронно-лучевой сварки, при котором электронный луч периодически выводят из зоны сварки, сканируют его поперек стыка с фиксированной разделкой кро мок, измеряют ток электронной эмиссии, устанавливают фазу изменения тока электронной эмиссии на траектории сканирования, но которой судят о по30 ложении стыка сварного соединения, о .т л и ч а ю шийся тем, что,, с целью повышения информативности контроля путем измерения геометрических параметров электронного луча, в процессе сканирования регистрируют ток электронной эмиссии в каждой точке траектории, устанавливают зависимость тока от перемещения электронного луча и по этой зависимости судят

40 о геометрических характеристиках электронного луча.

1609584

Составитель В. Покровский

Техред. М.Дидык Корректор С.Шевкун

Редактор Ю.Середа

Заказ 3695 Тираж 636 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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