Способ контроля глубины проплавления при электронно-лучевой сварке

тдит с;,;ОПИСАИИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ци 733921(28) Приоритет -Гоаударстееааый комитет ио делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЛУБИНЫ ПРОПЛАВЛЕНИЯ ПРИ ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВОЙ СВАРКЕ;,нолучевой сварки.Известен способ контроля глубины проплавления при электроннолучевой сварке по рассеянию электронов 11,5Недостатком известного способа являетсянизкая точность контроля глубины проплавле.ния, т,к. контролирование глубины проплавленин с помощью сигнала, пропорциональногорассеянию электронных лучей при взаимодей-"ствии их с парами металла, образующимисяпри сварке, снижает точность контроля, т,к.определенная часть рассеянных электронов мо.жет в процессе сварки поглогцаться стенкамикамеры сварочной установки и не будет фик.15сироваться при формировании сигнала, пропор.ционального рассеянию электронов пучка.Наиболее близким к описываемому изобре.тению,по технической сущности и достигаемому результату является способ контроля глубины проплавления при электроннолучевойсварке, заключающийся в измерении тока,протекающего через свариваемое изделие, присотором получают зависимость между этим током и током фокусировки, определяющимглубину проплавления в виде И/.образной кривой 2).Этот способ также позволяет осуществитьточный контроль глубины проплавления впроцессе сварки, т,к. одному и тому же зна.чению тока через изделие могуч соответство.вать значения глубины проплавления на вос.ходящей и нисходящей чзстях й.образной кри.вой, кроме того, вершина центрального пикаЧl-образной кривои является лишь "характери-стической точкои, соответствующей наиболееглубокому проплавлению",Целью изобретения является повышение точности контроля глубины проплавления.Указанная цель достигается за счет того, что выделяют переменную составляющую тока, проходящего через свариваемое иэделие, и по амплитуде этой составляющей сулят о глубине проплавления.Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана схема осуществления способа, а на фиг. 2график зависимости7339213амплитуды колебаний тока от глубины про.плавления.В установке для электроннолучевой сваркиэлектронная пушка 1, питаемая высоковольт.ным источником 2 создает пучок электронов,который соударяется со свариваемым изделием 3, изолированным от корпуса электроннолучевой установки 4 с помощью непроводящей подкладки 5 (фиг. 1).Ток, возникающий в свариваемом изделии 10при бомбардировке его электронами, протекаетчерез резистор 6. Ток, протекающий через изделие при электроннолучевой ".варке, имеетпеременную и постоянную составляющие, при.чем переменная составляющая представляет 15собой колебания, которые отражают процессвзаимодействия пучка электронов с металлом.Эти колебания происходят в результате пери.одического углубления электронного пучкав свариваемый материал, что обусловлено пе- эориодической. экранировкой пучка продуктамивыброса из канала, образующегося в металлепри его бомбардировке мощным электроннымпучком, Частота колебаний тока через изделиеразлична для разных металлов и находится 25в диапазоне 200 в 8 Гц, что определяетсяэкспериментально путем осциллографированиятока, протекающего через изделие при элек троннолучевой сварке. Ток через изделие,протекая через резистор 6, преобразуют в на ЗОпряжение, которое подают на фильтр 7,Фильтр вьщеляет из общего спектра колебаний переменную составляющую напр,меция счастотой 200 - 800 Гц, которая поступает наамплитудный детектор 8, Сигнал с детекто. з 5ра представляет собой напряжение, пропорциональное амплитуде колебаний тока черезизделие с частотой 200 - 800 Гц, и чропорциональное глубине проплавления при электроннолучевой сварке. Этот сигнал измеряют из- щмерительным прибором 9. С целью стабилизации глубины проплавления сигнал с амплитудного детектора подают на устройство срав.нения 10, которое осуществляет сравнениесигнала с детектора и заданного напряжения 4и формирует сигнал управления пушкой сварочной установки. Удельную мощность электронной пушки меняют путем изменения тока фо.кусирования электронного луча. При этом поддерживают постоянной глубину проплавления рпри сварке, которую задают с помощью источника с плавной регулировкой напряжения11. При изменении глубины проплавления меняется амплитуда напряжения с частотой 200800 Гц, полученная в результате обработкитока через изделие фильтром и амплитуднымдетектором. Сигнал рассогласования с устрой.ства сравнения, обусловленный различиемнапряжения с детектора и заданного напря. жения подают на электронную пушку и изменяют удельную мощность электронного луча до полупения необходимой глубины проплавления. Глубину при этом контролируют изме. рительным прибором 9.Пропорциональность амплитуды переменной составляющей тока, проходящего через свариваемое изделие, глубине проплавления, позволяющей повысить точность контроля, подтверждена экспериментально, что показано на фиг. 2, Прямая 12 соответствует току луча 160 мА, прямая 13 - току луча 120 мА, Удельную мощность изменяли ступенчато путем изменения тока фокусирующей катушки в пределах 95 - 105 мА и определяли глубину прбплавления, меняющуюся в зависимости от удельной мощности в пределах 5 - 12 мм,Способ контроля был реализован при электроннолучевой сварке нержавеющей стали марки Х 18 Н 10 Т толщиной 20 мм. Сварку производили по следующим режимам: ускоряющее напряжение 22,5 квток луча 120 мА, ток фокусировки 105 Ма, скорость сварки 18 мжчас, При этих режимах частота колебаний тока через изделие при сварке составляла. 400 Гц. Ток через изделие преобразовы. вали в напряжение, которое подавали на фильтр и амплитудный детектор. Сигнал с детектора, пропорциональный глубине проплавления, фиксировали измерительным прибором, показания которого сравнивали с данными, полученными замером глубины проплавления на шлифах сваренных образцов. Точность контроля составила 1 0,1 мм при глубине проплавления 10 мм. Далее, с целью стабилизации глубины проплавления сигнал с детектора подавали на устройство сравнения, которое сравнивало этот сигнал с заданным напряжением, соответствующим глубине про. плавления 10 мм, и управляло электронной пушкой. Нестабильность глубины проплавления при этом составляет + 0,4 мм, а без применения предлагаемого способа - 1,2 - 1,5 мм.Данный способ контроля глубины проплавления позволяет повысить точность контроля глубины проплавления при электроннолучевой сварке.Формула изобретенияСпособ контроля глубины проплавления при электроннолучевой сварке, заключающийся в измерении тока, протекающего через свари. ваемое изделие, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что с целью повышения точности контроля выделяют переменную составляющую тока.и по амплитуде этой составляющей судят о глубине проплавления.733921 О/У Н,гл ф ЦНИИПИ Заказ 1963/19 Тираж 1160 Подписное Филиал ППП "Патент , г. Ужгород, ут 1. Проектная,5Следует указать заявителю, что приведен. ный в формуле заявителя диапазон частот 200 - 800 Гц, является следствием физических свойств металлов и не может быть отличительным признаком изобретения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 61. Патент Англии И 1453526,кл. В 23 К 15/00, 1975.2, Л, С, Мовесеянц. Зависимость тока, проте.кающего через образец при сварке электроннымлучом от глубины и формы прославления,Сб. Сварка электронным лучом", М.,МДНТР,1974, с. 43-46.