Способ управления частотой и длительностью импульсов тока электронного пучка

(21) (22) процессомсигнала ичения изронного п оизлулектпоявления ка. Это п явлению с ис й ванно ен гая завис и ио гон т концентра водимой в м ия диоизлучен ой энерги оляет уст ный импуль еплового ериал, иный и то овить и сный режим сва воздействия на и законтериал пу ил,т онсится к эл материал до момен нного иала являетсявзаимодействия этом мат нног ффективногоредней стенкой к я. Дальнейший непр едней стенки канал рем м э пеала про пучкаилавле внь иропла рев ени м вследстявляется неэ ект ивное исиа ю пучка на инте ссеян н е т во го, чт иткр ихся и обраижениюушиовав рах металла и сн вводимой энергии н аци рени ерхнеи части шва,Эффективность сса электронно стабилиз аци чевой сварк при иоявлен я прои до-,стиг аю ся тем, чт ии паров и к цент нного м ериаГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ П(НТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ 4367665/31-2723.11.87(71) Ленинградский политехнический институт им. М.И.Калинина (72) С,Г. Горный, С,А. Ильин и Г,В. Логинов(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЧАСТОТОЙ И ДЛИТЕЛЬНОСТЬЮ ИМПУЛЬСОВ ТОКА ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА(57) Изобретение относится к электронно-лучевой сварке. Цель изобретения - повышение эффективности нагрева при сварке и точности управлен Изобретение отно ек р но-лучевой сварке.Цель изобретения - повышение эффективности нагрева при сварке и точ ности угравления процессом.На чертеже изображена схема устройства для реализации способа.Процесс электронно-лучевой сварки имеет периодичный характер вследст вие периодичного рассеяния электроно пучка нейтральными атомами пара, кон центрации которого достаточно для су щественной расфокусировки пучка, Это приводит к снижению удельной мощности в пятне нагрева и эффективности процесса обработки, появлению корневых дефектов, пор, пульсаций в корне шва, уширения в верхней части шва. В качестве информационного сиользуют сигнал ради зоны взаимодействия э учка с материалом, в момент которого отключают ток иучозволяет однозначно, ио поигнала судить о концентра - ившегося металла над свароч - й и осуществить гибкое уимодуляцией тока пучка. Строимость появления сигнала ра -м отключения тока пучка емя от начала воздействия элект ссеяния электронов на парах испа 1489947ла, достаточной для рассеяния электронов пучка, отключают ток пучка на время снижения концентрации паров над сварочной ванной до уровня, обеспечи вающего давление пара в канале проплавления, при котором происходит незначительное рассеяние пучка электронов, но достаточное для удержания расплава на стенках парогазового ка нала проплавления, не допуская пере- . крытия его расплавленным металлом.В качестве информационного сигнала используют сигнал радиоизлучения из зоны взаимодействия электронного пуч,5 ка с материалом. Природа радиоизлуче,ния описывается тем, что при нарушении квазинейтральной плазмы выведенные из состояния равновесия электроны должны начать колебания с круговой 20 частотой4 ниеЯ =ЮЮ Ш Шо ш25.обычная частота будет:ИоЕ-= 8960 Гйо 2 Яффгде п - число электронов в 1 см3.т - масса электрона, кг; . 30е - элементарный заряд электрона, Кл.Частота пропорциональна концентрации ионизированных паров испаренного ,материала. 35Появление радиоизлучения с частотой, соответствующей концентрации паров над сварочной ванной, достаточной для рассеяния электронов пучка, говорит о дальнейшей нецелесообразности 40 процессаВ момент появления сигнала радиоизлучения отключают ток пучка на время существования сигнала радиоизлучения,В состав устройства входят элект ронно-оптическая система 1 с источни,ком 2 смещения на управляющем электроде электронно-оптической системы 1. Приемник 3 светового излучения и полупроводниковый лазер 4 связан по" средством оптического тракта 5. С полупроводниковым лазером 4 через устройство 6 сравнения связан приемник 7 радиоизлучения.Способ осуществляется следующим образом.Электронно -оптическая система 1генерирует электронный пучок. Током пучка управляет источник 2 смещения на управляющем электроде, Сигнал управления источником 2 вырабатываетсяприемником Э светового излучения, который принимает световой поток, генерируемый полупроводниковым лазером 4,Посредством использования оптическоРго тракта 5 для передачи сигналов управления источником 2 смещения производится гальваническая развязка высоковольтной и низковольтной цепей установки.Информационный сигнал поступает наприемник 7 радиоизлучения сантиметрового диапазона, если воспринимают колебания электронов плазмыили метрового диапазона, что соответствует колебаниям Ионов плазмы, Приемник 7 работает в режиме частотной модуляции.В результате в частотном детекторепРиемника изменения частоты сигналапреобразуют в изменения амплитуды.Воспринимаемая частота сигнала соответствует концентрации ионизированных паров испаренного материала. Таким образом, приемник 7 регистрируетизменение концентрации ионизированных паров испаренного материала иэтому соответствует рост амплитудысигнала на его выходе, что регистрируется устройством 6 сравнения, которое вырабатывает сигналы управленияполупроводниковым лазером 4.Информационным сигналом, в качестве которого используют сигнал радиоизлучения из зоны взаимодействияэлектронного пучка с материалом, управляют электронно-оптической системой. Причем в момент появления сигнала радиоизлучения осуществляют отключение тока пучка,В предлагаемом способе в качествеинформационного сигнала используютсигнал радиоизлучения из зоны взаимодействия электронного пучка с материалом, в момент появления которогоотключают ток пучка, что позволяетоднозначно, по появлению сигнала, судить о концентрации испаренного металла над сварочной ванной и осуществить гибкое управление модуляцией тока пучка по процессу электронно-лучевой сварки.Строгая зависимость появления сигнала радиоизлучения от концентрациии погонной энергии, вводимой в материал, позволяет установить отключением электронного пучка эффективный иточный импульсный режим электронно47 в канале проплавления, при которомпроисходит незначительное рассеяниепучка электронов, но достаточного дпяудержания расплава на станках парогазового канала проплавления, не допуская его перекрытия расплавленным металлом и стабилизируя тем самым процесс плавления и последующей кристаллизации металла шва; позволяет до.биться эффективного управления частотой и длительностью электронного пучка без дополнительных исследований,связанных с корреляцией амплитудысигнала управления и концентрациейиспаренного материала. Формула из обретения Способ управления частотой и длительностью импульсов тока электронного пучка в процессе импульсной электронно-лучевой сварки по информационному сигналу, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью повьппения эффективности нагрева при сварке и точности управления процессом, в качестве информационного сигнала используют сигнал радиоизлучения из зоны взаимодействия электронного пучка с материалом, в момент появления которого отключают ток пучка на время существования сигнала радиоизлучения. Составитель И. Фроловтулинец Техред Л.Сердюкова Корректор В.Гирняк к аказ ЗЬ 21/18 Тираж 894НИИПИ Государственного комитета по изобр113035, Москва, Ж, Рауш роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород Гагарина,101 514899лучевой сварки и закон теплового воздействия на материал,Реализацию предлагаемого способапроводили на установках типа А,306.13и Ус доработкой, указанной вышее,с учетом возможности модулированиятоком электронного пучка с частотойдо 1000 Гц. Проплавляли материалыАМг-Ь и Х 18 Н 9 Т при токе электронногопучка в импульсе (50-150)10 А, приускоряющем напряжении 20-30 кВ. Фокальную плоскость относительно изделия в процессе сварки не меняли. Частоту воздействия электронного пучкана материал изменяли в зависимостиот материала, удельной и погонноймощности, вводимой в материал, в пределах 300-800 Гц,20Использование предлагаемого способа импульсной электронно-лучевой сварки по сравнению с прототипом обеспечивает следующие преимущества: повьппает точность улравления процессом, а сле Б довательно и эффективность нагрева при сварке, увеличивает глубину проплавления, устраняет уширение шва в верхней части за счет гибкого, устанавливаемого самим процессом обработ ки электронным пучком металла, времени эффективного воздействия пучка, обеспечивая тем самым давление пара Подписноениям и открытиям при ГКНТ СССРая наб., д. 4/5