Способ контроля процесса электронно-лучевой сварки

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 4 А 1 В 23 К 1500 Г 5 ДЕТЕЛЬСТ Г.Угрюмов8.8)детельство СССРК 15/00, 1962.ЛЯ ПРОЦЕССА ЭЛЕГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИ Н АВТОРСКОМУ(57) Изобретение относится к автоматизации сварочных процессов. Цельизобретения - повышение информативности контроля путем контроля геометрических параметров электронного,луча. Электронный луч периодическивыводят из зоны сварки и сканируют Изобретение относится к автомати ии сварочных процессов электронно-лучевои сварки, частности к способам контроля и управления про цессом эхгектронно-лучевой сварки.Целью изобретения является по шение информативности контроля путем измерения геометрическ.1 х параметров электронного луча.Указанная цель достигается тем, что согласно способу контроля процесса электронно-лучевой сварки, при котором технологический электронный луч периодически выводят из зоны сварки, сканируют его попе рек стыка с фиксированной разделко кромок, измеряют ток электронной сии, устанавливают фазу изменеего поперек стыка с фиксированмойразделкой кромок. Ток электроннойэмиссии регистрируется в каждой точке траектории сканирующего луча.Устанавливается зависимость токаэлектронной эмиссии от перемещенияэлектронного луча, по которой судято его геометрических размерах. Измеряют .фазовый сдвиг тока электронной эмиссии и по нему определяютвеличину смещения стыка деталей,Для повьппения помехозащишенностиспособа контроля сканирование лучапоперек стыка осуществляется многократно, а ток электронной эмиссии вкаждой точке траектории сканирования усредняют. 2 ил. ния тока электронной эмиссии натраектории сканирования, по которосудят о положении стыка сварногосоединения, дополнительно регистрируют ток электронной эмиссии натраектории сканирования, устанавливают зависимость тока электроннойэмиссии от перемещения электронноглуча, по которой судят о его геометрических характеристиках. Сканирование электронного луча поперек сты-, ка осуществляют многократно, при этом ток электронной эмиссии в каждой измеряемой точке траектории сканирования усредняют.На фиг. 1 представлена функциональ ная схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 -3 (61диаграмма нормализованного сигнала ст стыка.Устройство содержит электронно-лучевую пушку 1, и отклоняющую систему 2, усилители 3 и 4 продольной и поперечной развертки, коллектор 5 вторичных электронов, устройство б связи с объектоМ микроЭВМ 7 и видеаконтрольное устройство 8. Устройство сваривает изделие 9 по стыку 10.Способ осуществляют следующим об-. разом. 095 ЯЕгде 1 - так электронного луча,р " коэффициент вторичнойэмиссии свариваемого материала,( (у) - нормированный коэффициентовторичной эмиссии стыкаваго соединения,3(у,у ) - нормированное распределе 10 ние плотности тока луча покоординате уу - отклонение оси луча отОцентра стыка, причем(2)руется сварочный электронный луч. 15 1 о3 у у(,Для осуществления операции контроляположения стыка свариваемого соединения и геометрических характеристикэлектронного луча микроЭВМ 7 черезустройство б связи с объектом, усили-тели 3 и 4 развертки и отклоняющуюсистему 2 периодически на короткоевремя выводит электронный луч из зоны. Ч усварки по треугольной развертке - 0сканирования. Время сканирования25выбирают таким, чтобы канал проплавления за этот период не успел заметна измениться. Траектория перемещения электронноо луча поперек стыкаразбита на ряд дискретных точек,координаты которых заранее известны.В каждой точке траектории измеряетсяток электронной эмиссии, снимаемыйс коллектора 5 вторичных электронов,преобразуется аналого-цифровым преобразавателем, входящим в устройство.6 связи с объектом, в цифровой коди запоминается в памяти микроЭВМ 7.Процесс сканирования многократноповторяется и каждая реализациятока электронной эмиссии заносится в память микроЭВМ 7. Мик,роЭВМ 7 по множеству реализаций в каждой точке траектории сканирования вычисляет среднее значениетока электронной эмиссии. В результате вычислений получается усредненнаязависимость тока электронной эмиссииот перемещения электронного лучапоперек стыка 10, которая отражает 50реакцию тока вторичной эмиссии навзаимодействие электронного луча состыком 10 свариваемого соединения. при ( ( у( -Ъ, при ЬуЬ (3) при Ьус с С учетам (3) выражение (1) может быть представлено в виде ЬТок электронной эмиссии при сканироваиии стыка 10 электронным лучомописывается выражением Нормированный коэффициент вторичной эмиссии для стыкавага соединения с зазора в стыке или разделкой крамок шириной 2 Ь мажет быть представлен в виде Из выражения (4) видно, что так вторичной эмиссии содержит две сос-,:. тавляющие; постоянную составляющую и составляющую, зависящую ат величины у - смещения электронного луча от аси стыка, которая при изменении у , т.е. при сканировании электронного луча поперек стыка с точностью да постоянного коэффициента е, аписЫвает зандавую характеристику электронного луча, аналогичную тай, которая получается при зондировании электронного луча тонким металлическим зондам толщиной 2 Ь. Вычитая из выражения (4) постоянную составляющую 1 п., получим зондавую характеристку датчика электронной эмиссии, Эту операцию выполняет микроЭВМ, Пля осуществления этой операции неодходима из показаний тока вторичной эмисии в каждой точке траектории сканирования вычесть наибольшую величину. Получаемая при этом зондавая характеристика имеет отрицательный знак.6095846роЭВМ использован микроконтроллерК 1-20, Время сканирования луча составляло 1 мс. Усреднение характеристик осуществлялось по восьми реализациям. Нормированный сигнал стыка выводился на видеоконтрольное устройство, в качестве которого использован осциллограф. Гарантированный 10 зазор в стыке составлял 0,2 мм.Таким образом, информативностьспособа повышается за счет дополнительного контроля геометрическихпараметров электронного луча, а ломе 15 хозащищенность контроля положениястыка за счет многократного измере.ннл тока электронной эмиссии. УО) Т гг Чм 2 Ъ.г Уо) ф т.е. зависимости тока вторичной эмиссии от перемещения электронного ,луча поперек стыка совпадает с распределением тока электронноголуча по этой координате и поэтому, используя эту зависимость, можно рассчитать геометрические характеристики электронного луча, в частности диаметр. Для удобства таких расчетов целесообразно зондовую характеристику нормализовать, а для. этой цели все координаты делят на максимальную величину.На фиг. 2 показан внешний вид нормализованной зондовой характеристики - сигнала от стыка. В том случае когда стык 10 смещен от центра развертки центр зондовой характеристики смещен от центра сканирования на величину отклонения стыка у. Диаметр электронного луча на определенном уровне амплитуды тока например, на 50%-ном уровне) можно рассчитать, как разность абсцисс уо - у , Форма нормализованного сйгнала от стыка наблюдается на экране видеоконтрольного устройства. Таким обрзом, предлагаемый способ позволяет контролировать как отклонение стыка свариваемого изделия, так и геометрические характеристики электронного луча.В устройстве для осуществления предлагаемого способа в качестве микВ том случае, когда в зазор в стыке мал, т.е. 2 Ъд згде Й- эффективный диаметр луча, выражение (5) можно записать в виде Формула изобретения20 Способ контроля процесса электронно-лучевой сварки, при котором электронный луч периодически выводят иззоны сварки, сканируют его поперекстыка с фиксированной разделкой кромок, измеряют ток электронной эмиссии,устанавливают фазу изменения токаэлектронной эмиссии на траекториисканирования, но которой судят о по ложении стыка сварного соединения,о .т л и ч а ю щ и й с я тем, чтос целью повышения информативностиконтроля путем измерения геометрических параметров электронного луча,в процессе сканирования регистрируютток электронной эмиссии в каждой точке траектории, устанавливают зависимость тока от перемещения электрон"ного луча и по этой зависимости судят 40 о геометрических характеристикахэлектронного луча.1609584 вский ор Ю.Середа ектор С.Шевкун Зак одписно Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина,Составитель В.По Техред,М,Дидык 3695 Тираж 636 Государственного комитета по изобретениям 113035, Москва, Ж, Раушская на крытиям прид, 4/5