Способ электронно-лучевой сварки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 426 ЗА 1 19) 5)5 В 23 К 15/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ К АВТОРСКО СВИДЕТЕЛЬСТВ яетсяуетсяил. ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(57) Изобретение относится к электроннолучевой сварке труб, в частности к сваркевертикально установленного неповоротного нахлесточного соединения наружной ивнутренней труб. Оно может быть использовано в отраслях промышленности, применяющих сварные трубы и трубные изделия изметаллов с пониженной вязкостью в расплавленном состоянии, например из титана, Цель изобретения - обеспечение гарантированных размеров швов при сварке эллипсных соединений, лежащих в плоскости, расположенной под углом к оси симметрии труб. Наружная 1 и внутренняя 2 трубы состыкованы с образованием неповоротного нахлесточного соединения с одной осью симметрии 1 - 1. Электронный пучок 3 двукратно преломлен относительно оси 1 - 1 электронного излучателя 4, Верхний торец 5 трубы 1 также наклонен к оси 11 -и имеет эллипсную конфигурацию, а трубы 1 и 2 состыкованы так, что верхний торец 6 трубы 2 расположен выше верхней точки 7 верхнего торца трубы 1. Линия сопряжения торца 5 и наружной поверхности трубы 2 явл стыком, в пределах которого формир эллипсный сварной шов. 1 з.п, ф-лы, 2Изобретение относится к электроннолучевой сварке труб, в частности к сварке вертикально установленного неповоротного нахлесточного соединения наружной и внутренней труб. Оно может быть использовано в отраслях промышленности, применяющих сварные труби изделия из металлов с пониженной вязкостью в расплавленном состоянии, например из титана.Целью изобретения является обеспечение гарантированных размеров швов при сварке эллипсных соединений, лежащих в плоскости, расположенной под углом к оси симметрии труб,На фиг. 1 представлена схема реализации способа; нэ фиг. 2 - показано сечение А - А на фиг. 1.Наружная 1 и внутренняя 2 трубы состыкованы с образованием неповоротного нахпесточного соединения с единой осью симметрии- , Сварочный электронный пучок 3 двукратно преломлен относительно оси И - И электронного излучателя 4, Ось И - И сдвинута относительно оси-на величину А Ось пучка 3 после второго его преломления наклонена к внешней поверхности внутренней трубы 2,Верхний торец 5 наружной трубы 1 выполнен наклонным к ее оси - и имеет, следовательно эллипсную конфигурацию, а трубы состыкованы с превышением торца 6 внутренней трубы 2 над верхней точкой 7 наклонного верхнего торца 5 наружной трубы 1, Точка 7 расположена на большой оси эллипса, нижняя точка которой индексирована цифрой 8.Угол наклона пучка 3, направленного в точку 8, к наружной стенке трубы 2 равен а, а угол наклона пучка 3, направленного в точку 7, равен а 1. В стенке трубы 2 выполнено технологическое отвеРстие 9, края которого во время сварки не должны быть оплавлены,Конфигурация верхнего (эппипсного) торца 5 наружной трубы 1 геометрически связана с пространственной ориентацией двукратно преломленного пучка 3 следующим соотношением;ЬЬ сна,где Ь - величина превышения точки 7 торца 5 над его точкой 8;г - радиус наружной трубы 1;Ь- расстояние между осями - и И-И, причем 0 Ьг,Нэ фиг. 2 цифрой 10 индексировэны точки задержки пятна нагрева на наружной поверхности внутренней трубы 2, а цифровой11 - точки задержки пятна нагрева на эллипсной траектории сварки. Расстояние междуточками 10 и 11 индексировано символом 1,5 а радиус пятна нагрева, равного поперечному сечению пучка 3, индексировэн символом га.Состыковав трубы 1 и 2 с превышениемторца 6 трубы 2 над верхней точкой 7 трубы10 1 и подготовив к сварке это неповоротноевертикальное соединение, устанавливаютего так относительно излучателя 4, чтобыобеспечить расстояние Ь между осями-иИ-И. После подготовки сварочной установки15 к работе включают излучатель 4, генерируемый им пучок 3 дважды отклоняют относительно оси И - И и направляют в нижнююточку 8 торца 5. Угол а при этом долженобеспечить возможность перемещения пят 20 на нагрева по эллипсообразной траектории,соответствующей контуру торца 5. Вращаядважды преломленный пучок 3 относительно оси- И излучателя 4 и перемещения, темсамым, пятно нагрева 11 от нижней точки 8большой оси эллипса к его верхней точке 7со скоростью сварки чав, сваривают половину шва (углы р 1 и ф 2, сумма которых равна180 ), Во время сварки этого шва пучок периодически колеблют поперек оси шва с частотой 5 - 50. Гц, перемещая пятно нагреване только по эллипсному торцу 5 трубы 1, нои по внешней поверхности трубы 2 на расстояние , которое не должно превышатьполовину расстояния от торца наружнойтрубы 1 до технологического отверстия 9 (помалой оси эллипса), Гериод колебаний пучка 3 выбран экспериментально так, чтобыобеспечивалась необходимая для качественного формирования шва устойчивость40 парагазового канала в зоне сварки. В процессе колебаний пучка образуемое им пятнонагрева задерживают и на верхнем торце 5трубы в этих положениях пятно нагрева индексировано цифрой 11) и на наружной поверхности трубы 2 (в этих положениях пятнонагрева индексировано цифрой 10). Длительность задержек пятна нагрева в положениях 11 в 10 - 12 раз превышаетдлительность его задержек в положениях10. Таким путем осуществляют предварительный подогрев трубы 2, повышая смачиваемость ее поверхности. Кроме того, токколеблющегося пучка 3 в пределах циклаколебаний изменяют так, чтобы в положе 55 нии 11 величина тока пучка составляла 7080 от рабочего тока сварки, а в положении10 20-30, от этого рабочего тока. Это обеспечивает качественное формирование сварного шва,1584263 Начиная сварку в точке 8 при наклоне пучка к оси 11 - 11 под углом а плавно увеличивают наклон в первой четверти эллипсар 1 от 15 до 35, а во второй четверти этого эллипса р 2 угол а плавно уменьшают от 35 до 2 (в точке 7). Менее чем 2 этот угол не должен быть, так как обычно угол сходимости пучка 3 составляет 2 - 3, и поперечное сечение его фокального пятна в точке 7 больше, нежели в точке 8, поэтому необходимо предотвратить выход пятна нагрева на край торца наружной трубы 1 и его оплавление.Сформировав половину эллипсного шва, отключают ток пучка и переключают отклоняющую систему излучателя 4 в такое положение, которое соответствует направлению пучка 3 в точку 8.Затем формируют вторую половину сварного эллипсного шва, повторяя вышеописанные операции, Замыкание обеих половин шва осуществляют с некоторым перекрытием с соответствующим плавным уменьшением тока пучка (во избежание появления кратеров),П р и м е р. Изобретение было использовано, в частности при сварке титановых труб, Наружную трубу 013 х 1,5 мм состыковали с внутренней трубой 010 так, что они образовали вертикальное неповоротное нахлесточное соединение с эллипсным наклонным стыком вдоль верхнего наклонноготорца наружнойтрубы. В стенке внутренней трубы выполнено отверстие, расположенное внутри эллипсного стыка. Верхняя точка большой оси эллипсного стыка выше нижней точки этой оси на 22 мм. На наружной трубе предварительно выполнили разделку обеспечившую перпендикулярФормула изобретения 1. Способ электронно-лучевой сварки вертикально установленного неповоротного нахлесточного соединения наружной и внутренней труб, включающий двойное преломление электрон ного пучка и его поперечные колебания относительно направления сварки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества соединения путем обеспечения гарантированных размеров швов при сварке эллипсных соединений, лежащих в плоскости, расположенной под углом к оси симметрии труб, верхний торец наружной трубы выполняют наклонным к ее оси, а состыковку труб производят с превышением торца внутренней трубы над верхней точкой наклонного верхнего торца наружной трубы, сварку каждой ность кромки этой трубы к поверхности внутренней трубы, Свариваемое иэделие разместили в вакуумной камере с таким смещением между его осью и параллельной ей осью электронного излучателя, которое обеспечило возможность формирования эллипсного наклонного шва с заданным превышением веруей точки большой оси эллипса над нижней точкой. Сварку произвели двухкратно преломленным пучком с поперечными его колебаниями относительно траектории сварки, величину тока пучка во время сварки изменяли с помощью программатора, электрически связанного с управляющим электродом излучателя, Качественное сварное соединение труб (без оплавления краев технологического отверстия в стенке внутренней трубы) получили при выполнении всех вышеуказанных требований к величинам углов а, силе тока пучка, частот его поперечных колебаний и времени задержек пятна нагрева на стыке труб на наружной поверхности внутренней трубы,5 10 15 20 25 30 35 40 Технико-экономия "ская эффективность изобретения определяется возможностью изготавливать сварные вертлкальные нахлесточные соединения тел вращения, в частности труб, с гарантированно высоким качеством шва и в геометрическом, и в металлургическом аспектах даже втек случаях, когда трубы изготовлены из металла с низкой вязкостью в расплавленном состоянии, например из титана, Стоимостное выражение этой эффективности в каждом конкретном случае зависит от размеров изделия и масштабов его промышленного применения. половины зллипсного шва производят, начиная ее в нижней точке большой оси эллипса и заканчивая в верхней ее точке, равномерно увеличивая в первой четверти эллипса угол наклона пучка от 15 до 35 в вертикальной плоскости, перпендикулярной к направлению сварки, и равномерно уменьшая во второй четверти эллипса этот угол от 35 до 2 О, причем пятно нагрева, сформированное на изделии колеблющимся электронным пучком, перемещают по внешней поверхности внутренней трубы и по верхнему торцу наружной трубы, осуществляя поперечные колебания пучка с частотой 5 - 50 Гц и задерживая пятно нагрева на облучаемом верхнем торце наружной трубы на время, длительность которого в 10-12 раз превышает длительность задержек пят1584263 4.4 Составитель Е,МамутовТехред М,Моргентал Корректо Редактор Т.Куркова Хусти Заказ 559 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 на нагрева на внешней поверхности внутренней трубы, а ток пучка в названных положениях в моменты задержки составляет . соответственно 70-80 и 20-30 от рабочего тока пучка при сварке других зон эллипсного шва.2, Способ по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью исключения возможности оплавления технологических отверстий в стенке внутренней трубы, расположенных над эллипсным свариваемым соединением внутренней и наружной труб, пятно нагрева перемещают по внешней поверхности внутренней трубы на участке соединения от облучаемого верхнего торца наружной трубы до линии, проходящей по средней границе между стыком и ближайшей к нему кромкой технологического отверстия,