Способ электронно-лучевой сварки с кинжальным проплавлением

1544,537 с широтно-импульсной модуляцией электронного пучка 1 со скважностью цикла, равной 0,3-0,7, и частотой, которая корреспондируется смаксимальной часто 5 той колебаний переменной компоненты тока в электроцепи изделия 3. Для подбора необходимой частоты модуляции тока включают стационарный пучок, ток которого обеспечивает глубину проплав"О ления на 20-257. выше заданной, затем подбирают ток электромагнитной Фокусирующей системы 4, обеспечивающий острую" фокусировку пучка на поверХ- ности изделия 3. При подборе сигнал Изобретение относится к электронно-лучевой сварке и может быть использовано в машиностроении и в близких к нему отраслях промышленностири сварке изделий из высокопрочныхсталей, 25Цель изобретения - повышение стабильности геометрии сварного шва засчет уменьшения перепадов проплавления в корневой зоне шва при наибольшей возможной глубине проплавления,На фиг, 1 показана аппаратурнаясхема реализации способа; на фиг. 2график зависимости частоты колебанийтока в цепи изделий от величины токаэлектронного пучка; на фиг. 3 - график зависимости глубины проплавления35от частоты импульсов тока электронно"го пучка; на фиг. 4 - продольный шлиФсварного соединения с неполнымпроплавлением и с геометрически нестабиль 40ной корневой зоной шва,Способ состоит в том, что при сварке с кинжальным проплавлением и сширотно".импульсной модуляцией электронного пучка со скважностью цикла,равной 0,3-0,7, необходимую частотумодуляции тока электронного пучкавыбирают соответствующей максимальнойчастоте колебаний переменной компонен"ты тока в электроцепи изделия, которую выявляют при острой Фокусировкестационарного электронного пучка,Электронный пучок 1 (Фиг, 1)генерируемый электронным излучателем2, фокусируют на изделии 3 с помощьюэлектромагнитной Фокусирующей системы4Ток в электроцепи изделия обеспечивает падение напряжения на резисто"ре В (с этой целью в электроцепь с амплитудного детектора 7 направляютна прибор 10. Одновременно измеряютчастоту колебаний пе ременной компоненты в, электроцепи изделия 3, длячего сигнал с частотного детектора8 направляют на прибор 9. Максималь .ные показания прибора 10 соответствуют току "острой" фокусировки. Вэтот момент оценивают по прибору 9частоту колебаний переменной компоненты тока, С этой частотой обеспечивают модуляцию тбка пучка при сварке, используя устройство 12. 4илизделия встроен источник 5, положительный полюс которого электрически соединен со стенкой металлической вакуумной камеры), Проходящий в электроцепи изделия ток поступает на полосовой фильтр 6, который выделяет из спектра колебаний этого тока компоненту с частотой 200-800 Гц. С выхода фильтра 6 сигнал поступает на вход амплитудного 7 и частотного 8 детекторов. Сигналы с этих детекторов поступают на измерительные приборы 9 и 10, регистрирующие частоту и амплитуду колебаний соответственно. Для формирования импульсного или модулированного пучка электронов используют соответствующие устройства 11 и 2.При сварке, например, с несквозным проплавлением необходимую частоту модуляции тока электронного пучка выбирают следующим образом. На первом этапе включают стационарный пучок, ток которого обеспечивает глубину проплавления на 20-257 выше заданной, Затем подбирают ток электромагнитной фокусирующей системы 4 таким образом, чтобы обеспечивалась "острая" фокусировка пучка на поверхности изделия 3. Этот подбор осуществляют по максимальной амплитуде переменной компоненты (с частотой 200-800 Гц),тока в электроцепи изделия, для чего сигнал с амплитудного детектора 7 на- равляют на прибор 10. Одновременно измеряют частоту колебаний переменной компоненты тока в электроцепи изделия, для чего сигнал с частотного детектора 8 направляют на прибор 9, По дости" жении максимального показания по при 515445бору 10, что соответствует току "острой" фокусировки, оценивают по прибору 9 частоту колебаний переменной компоненты тока, С этой же частотойобеспечивают модуляцию тока пучка присварке, Очевидно, что максимальныйток пучка в одиночном импульсе можетбыть равен току стационарного пучка,При скважности 0,6-0,7 глубина проплавления при таком токе пучка снижается на 10-152 в сравнении со сваркойстационарным пучком, График на фиг.2показывает экспериментально найденную зависимость частоты Г естественной пульсации процесса электронно-лучевой сварки с кинжальным проплавлением от величины тока пучка 1 , Экспериментальные данные получены длядетали 38 ХНИ при ускоряющем напряжении 28 кВ и скорости сварки 12 м/ч.Ошибка при оценке частоты пульсацийне превышает 8 Х.На фиг. 3 представлена информацияо соотношении между глубиной проплавления Н и величиной ее перепадов ДНс одной стороны и частотой Г импуль"сов тока - с другой,На фиг. 4 в качестве примера показан продольный макрошлиф шва, где 30Н - неполное проплавление, Н - полное проплавление, ДН - зона геометрической нестабильности в корне шва,Апробацию изобретения проводят приэлектронно-лучевой сварке деталей изстали 38 ХНИ на установке ЭЛУс источником питания УА, Параметрысварочного режима: ускоряющее напряжение 28 кВ, ток электронного пучка170 мА, скорость сварки 12 м/ч, ток 40фокусирующей линзы при острой" фокусировке пучка 71,5 мА. График нафиг. 2 показывает, что при точке170 мА частота следования импульсовтока пучка составляет примерно 450 Гц, 45 37Именно с этой частотой осуществляют сварку (для сравнения использованы также частоты 200 Гц и 600 Гц), Геометрические характеристики проплавления оценивают по продольным макрошлифам еИз фиг, 3 следует, что при увеличении частоты импульсов до 450 ГЦ глубина проплавления увеличивается, а по достижении частоты 450 Гц (и выше) - снижается, Оказывается, что ве-. личина Д Н/Н при сварке стационарным пучком составляет 0,17, при импульсной сварке с частотой 450 Гц 0,07, а при импульсной сварке с частотой 600 Гц - 0,085.Технико-экономический эффект от использования изобретения определяется возможностью улучшения свойств сварных соединений за счет стабилизации геометрии в корневой зоне шва и в каждом конкретном случае зависит от особенностей конструкции свариваемого иэделия и стоимости его материала,Формула изобретенияСпособ электронно-лучевой сварки с кинжальным проплавлением, при котором осуществляют широтно-импульсную модуляцию электронного пучка со скважностью цикла, равной 0,3-0,7, о т л и ч а ю .щ и й с я тем, что, с целью повышения стабильности геометрии сварного шва за счет уменьшения перепадов .глубины проплавления в корневой зоне шва при наибольшей возможной глубине проплавления необходимую частоту модуляции тока электронного пучка выбирают соответствующей макси- мальной частоте колебаний переменной компоненты тока в электроцепи изделия, которую выявляют при острой фокусировке стационарного электронного пучка,1544537 Составитель Техред Л.С Корректор М.Кучеряв едактор А,Ланд 635 Подписное о изобретениям и открытиям при ГКНТ 35, Раушская наб д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", гужгород, ул. Гагарина, 10 Заказ 457 ТиражВНИИПИ Государственного комитета113035., Москва, Ж Е.Мамутдюкова