Способ электронно-лучевой сварки и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 23 К 15/О 50 ЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ,НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙСВАРКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к области машиностроения и предназначено дпя электронно-лучевой сварки с двойным преломлением и круговой разверткой электронногопучка при выполнении швов с глубоким проплавлением. Цель - повышение качествасварных соединений путем создания условий гидродинамического равновесия каналапроплавления по всей его глубине. Это достигается колебанием точки сходимости развертки пучка вдоль электронно-оптическойоси пушки в пределах сварочной ванны счастотой, равной частоте пульсаций жидкойфазы металла сварочной ванны. Реализация,801442348 способа осуществляется устройством, в которое дополнительно введены амплитудны и демодулятор, сдвоенный компаратор и счетный триггер. В процессе работы сварочнои пушкой и отклоняющими системами формируется сходящаяся круговая развертка. Модулированием на умножителях синусоидальных сигналов генератора линейно изменяющимся напряжением интегратора обеспечивают колебание тока в обмотках верхней отклоняющей системы. Этим обеспечивают возвратно-поступательное движение точки сходимости развертки, т.е. обеспечивают колебание точки сходимости развертки по глубине сварочной ванны. Модулирующее напряжение формируется интегратором путем автоматического переключения полярности напряжения на его входе. Такое переключение осуществляется счетным триггером по достижении выходным напряжением демодулятора опорного напряжения заданных порогов компаратора. Величиной опорного напряжения порогов компаратора задают пределы колебаний точки сходимости развертки по глубине сварочной ванны. Частоту колебаний регулируют изменением ско. рости нарастания линейно изменяющегося напряжения интегратора. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.При этом улучшается качество сварных соединений.На чертеже приведена функциональнаясхема устройства.Устройство для осуществления способасодержит электронно-лучевую пушку 1 сэлектромагнитными отклоняющими систе 30 мами 2 и 3, генератор 4 круговой развертки, усилители 5 - 8 магнитной развертки, выходы которых соединены с обмотками отклоняющих систем 2 и 3, а входы связаны с генератором 4 круговой развертки, сумматоры 9 и 10, выходы которых подключены к усилителям 6 и 7, питающим обмотки нижней отклоняющей системы 3, умножители 11 и 12, выходы которых подключены к усилителям 5 и 8 и сумматорам 9 и 1 О, генератор 13, выход которого подключен к управляющим вхо. дам умножителей 11 и 12, сдвоенный компаратор 14 с шинами опорного напряжения Ев и Еверхнего и нижнего порогов, амплитудный демодулятор 15, вход которого соединен с выходом одного из умножителей 11 и 12, а выход подключен к сдвоенному компаратору 4, счетный триггер 16, вход ко 35 40 45 торого соединен с выходом компаратора 14, а выход - с входом интегратора 13. Электронный пучок 17 электронно-лучевой пушкисваривает стык изделия 18.Электронно-лучевая пушка 1 является сточни ком пучка ускоренных электронов. Верхняя и нижняя отклоняющие системы 2 50 и 3 разнесены вдоль электронно-оптической оси и обеспечивают преломление электронного пучка 17 на двух уровнях формированнием встречных электромагнитных полеи идентичными обмотками верхней и нижнейотклоняюших систем 2 и 3. Изобретение относится к области электронно-лучевой сварки с двойным преломлением и круговой разверткой электронного пучка и предназначено для сварки изделий больших толщин с глубоким проплавлением,Цель изобретения - улучшение качества сварных соединений путем создания условий гидродинамического равновесия канала проплавления по всей его глубине - достигается тем, что в процессе сварки производят колебания точки сходимости развертки "0 пучка вдоль электронно-оптической оси пушки в пределах сварочной ванны с частотой, равной частоте пульсаций жидкой фазы металла в канале проплавления.Колебание точки сходимости развертки 15 пучка вдоль электронно-оптической оси пушки в пределах сварочной ванны способствует созданию условий гидродинамического равновесия канала проплавления по всей его глубине. Оно достигается более равномер ным перемешиванием металла и созданием одинаковых по глубине условий устойчивого формирования сварочной ванны, что предотврашает локальные расширения шва, а также схлопывание канала проплавления. Генератор 4 круговой развертки выдает сигналы 11 з 1 пи 1 и 1.1 соэю 1, которые используются для получения круговой сходящейся развертки пучка. При двойном преломлении точка пересечения пучком электронно-оптической оси пушки является точкой сходимости развертки пучка.Усилители 5 - 8 магнитной развертки служат для преобразования входного напряжения в ток отклонения. Они выполнены по схеме преобразователей напряжение - ток, что позволяет исключить погрешности, связанные с разбросом параметров и нагревом отклонякнцих систем в процессе работы, Сумматоры 9 и 10 выполнены идентичными с использованием операционных усилителей. Умножители 11 и 12 выполняют функции управляемых делителей и служат для модулирования синусоидальных сигналов генератора круговой развертки, Интегратор 13 предназначен для формирования линейно изменяющегося напряжения и выполнен на операционном усилителе. Сдвоенный компаратор 14 с шинами опорного напряжения верхнего и нижнего порогов служит для формирования сигнала переключения интегратора и представляет собой двухпороговый компаратор в интегральном исполнении. Амплитудный демодулятор 15 служит для выделения огибающей модулируюшего напряжения. Триггер 16 служит для формирования входного сигнала интегратора и выполняет функцию счетного триггера для сигналов, поступающих с компаратора.Устройство функционирует следуюшим образом.В процессе работы сварочной пушкой 1 формируется электронный пучок 17. По. действием электромагнитных полей отклоняющих систем 2 и 3 электронный пучок 17, преломляясь на двух уровнях, разворачивается по круговой траектории под воздействием сигналов генератора 4. Сигналы с генератора 4, пропорциональные э 1 пиг 1 и созиМ подаются на координатные обмотки отклоняющих систем 2 и 3 через усилители 5 - 8 магнитной развертки. На усилители 6 и 7, питающие обмотки нижней отклоняющей сис темы 3, сигналы с генератора 4 поступают через сумматоры 9 и 10, а на усилители 5 и 8, питающие обмотки верхней отклоняющей системы 2, сигналы с генератора 4 поступают через аналоговые умножители 11 и 12.Суммированием на сумматорах 9 и 10 синусоидальных сигналов генератора 4 с выходными синусоидальными сигналами умножителей 11 и 12 обеспечивают превышение тока отклонения в обмотках нижней отклоняющей системы 3, а следовательно, обес. печи вают формирование сходящейся раз вертки с точкой пересечения, лежашей на электронно-оптической оси пушки 1. Модулированием на умножителях 11 и 12 сину14423484обеспечения условий "йчивого формирования по глубине канала проплавления. 3соидальных сигналов генератора 4 напряжением треугольной формы интегратора 13обеспечивают колебание тока в обмоткахверхней отклоняющей системы 2, а следова- Формула изобретениятельно, возвратно-поступательное движение5точки сходимости развертки вдоль электрон. Способ электронно-лучевой сварки, при но-оптической оси пушки, т.е. колебание точ- котором формируют сходящуюся развертку ки сходимости развертки по глубине свароч- путем преломления электронного пучка на ной ванны. двух уровнях с одновременным его вращениМодулирующее напряжение треугольной ем и размещением точки сходимости разформы формируется интегратором 13 путем вертки пучка в сварочной ванне, отличао 10автоматического переключения полярности щийся тем, что, с целью улучшения качества напряжения на его входе. Такое переключе- сварных соединений путем создания условий ние осуществляется по достижении выход- гидродинамического равновесия канала проным напряжением демодулятора опорного на плавления по всей его глубине, в процессе пряжения заданных порогов компаратора 14 15 сварки производят колебания точки сходиПромодулированный синусоидальный сиг- мости развертки пучка вдоль электроннонал с выхода умножителя1 подается на оптической оси электронно-лучевой пушки в вход амплитудного демодулятора 15. На вы- пределах сварочной ванны с частотой, равходе демодулятора 15 выделяют линейно на- ной частоте пульсаций жидкой фазы металрастающее напряжение, которое подают на ла сварочной ванны.сдвоенный ком паратор 14 с шинами Ев и Ен 2. Устройство для электронно-лучевой20опорного напряжения верхнего и нижнего по- сварки, содержащее электронно-лучевую рогов. По достижении линейным напряже- пушку с верхней и нижней отклоняющими нием верхнего порога срабатывает компара- системами, расположенными вдоль электтор 14, выходной сигнал которого меняет ло- ронно-оптической оси электронно-лучевой гическое состояние счетного триггера 16. Ло пушки, на двух уровнях генератор крутовой гический сигнал с выхода триггера 16 посту- разверкти, четыре усилителя магнитной разпает на вход интегратора 13, интегратор 13 вертки, два сумматора, два умножителя и переключается на формирование линейно по- интегратор, при этом выход интегратора свядающего напряжения. Формирование линей- зан с первыми входами обоих умножителей, но подающего напряжения происходит до первый вылход генератора круговой развертнЗСмомента, когда линеино падаюшее напряже- ки - с вторым входом первого умножителя ние на выходе амплитудного демодулятора и первым входом первого сумматора, вто достигает по величине нижнего порога рой выход генератора круговой развертки - опорного напряжения компаратора 14. Да- с вторым входом второго умножителя и перлее процесс повторяется. вым входом второго сумматора, выход перВеличиной опорного напряжения поро- вого умножителя - с вторым входом первогов Е, и Екомпаратора 14 задают пределы го сумматора, выход второго умножителя - колебания точки еходимости развертки по с вторым входом второго сумматора, выхо. глубине сварочной ванны, при этом точки .ды первого и второго умножителей через сходимости развертки располагают на верх- первый и второй усилители магнитной разней и нижней поверхностях изделия 18. вертки связаны с обмотками верхней отклоЧастоту колебаний точки сходимости раз няющей системы, а выходы первого и втовертки по глубине сварочной ванны регу- рого сумматоров соответственно через трелируют скоростью нарастания напряжения тий и четвертый усилители магнитной разинтегратора 13 путем изменения амплитуды вертки - с обмотками нижней отклоняю- напряжения, поступающего на его вход. Час- щей системы, отличающееся тем, что, с цетоту колебания выбирают равной частоте 45 лью улучшения качества сварных соединепульсаций жидкой фазы металла сварочной ний путем создания условий ги;.родинами- ванны, которую определяют для каждого кон- ческого равновесия канала проплавления по кретного случая замером низкочастотной со- всей его глубине, устройство дополнительно ставляющей пульсаций ионного тока плаз- снабжено амплитудным демодулятором, сдвоенным компаратором с шинами опорного на 50 пряжения нижнего и верхнего порогов нТехнико-экономическая эффективность счетным триггером, при этом выход перно- технического решения обусловлена повыше- го умножителя через последовательно вклюнием стабильности работы и улучшением ка- ченные амплитудный демодулятор, сдвоепчества сварных соединений за счет созда- ный компаратор и счетный триггер связан с ния равномерного перемешивания металла и входом интегратора.Составитель В. ГрибоваРедактор В. Данко Техред И. Верее Корректор С. ЧерниЗаказ 6342/ 3 Тираж 922 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полигоафическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4