Способ слежения за стыком при электронно-лучевой сварке

СОВеТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 8 А РЕСПУБЛ 3 К Е ИЗОБРЕТДЕТЕЛ ЬСТВУ ИСАН И АВТОРСКОМУ Изобрете нию и предна за стыком прЦель из производства ния надежно ком,ный луч чает д луча 2 систем ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР М. 1370886, кл. В 23 К 15/00, 1985,(54) СПОСОБ СЛЕЖЕНИЯ ЗА СТЫКОМ ПРИ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКЕ (57) Изобретение относится к машиностроению. Цель изобретения - снижение брака производства путем упрощения и повышения надежности способа слежения за стыком. Способ включает двойное преломление электронного луча, направленного перпендикулярно поверхности свариваемого изделия и совмещение его со стыком в соответствии с информационными сигналание относится к машиностроезначено к способам слежения и электронно-лучевой сварке. обретения - снижение брака путем упрощения и повышести способа слежения за стыНа фиг,1 изображена функциональнаясхема устройства для реализации способаслежения за стыком при электронно-лучевой сварке; на фиг.2 - вид луча в плоскости,перпендикулярной электронно-оптическойоси пушки,Сварочная пушка 1 создает электрон 2. Способ слежения за стыком вклювойное преломление электронногопри прохождении им отклоняющейы 3 и направление его перпендикуми о положении сварочной ванны относительно линии стыка с обратной стороны изделия. Перед сваркой и в процессе сварки контролируется равенство расстояний двух диаметрально противоположных точек в плоскости среза пушки до поверхности изделия. Далее анализируется характер изменения рассогласования положения луча и стыка за время, в течение которого электронный луч при коррекции его положения относительно стыка перемещается на 0,6 радиуса внутреннего диаметра отклоняющей системы сварочной пушки. При сохранении в этом положении рассогласования процесс сварки прекращается для сохранения иэделия, Способ позволяет отключать процесс сварки в случае выхода стыка из зоны возможных перемещений электронного луча отклоняющей. системой. 2 ил. лярно поверхности иэделия, измерение и выравнивание расстояний 11 и 2 двух диаметрально противоположных точек А и В в плоскости 4 среза сварочной пушки от поверхности иэделия, в результате которого плоскость 4 среза сварочной пушки поддерживается параллельной поверхности изделия. Позицией 5 обозначено сварочное изделие, позицией 6 стык, 7 - сварочная ванна,Для контроля положения электронного луча относительно линии стыка используется устройство автоколлиматорного типа, состоящее из конденсатора 8, фокусирующего световой поток от пятна нагрева ванны 7 расплавленного металла с обратной стороны изделия в плоскости апертурной щели 9, вращающегося линейного поляризатора 10, 1680468снетаделителл 11, обеспечивающего свето- обмен между зеркалом 12 и ф;поприемником 13. Нд зеркало 12 световой поток проектируется обьективом 14, а нд фото- приемник - оптической системой, состоящей из светоделитепя 11, составного анализатора 15 и окуляра 16,Световые компоненты, прошедшие це. рез составной анализатор 15 плоскости, составляющих которого находлтсл под углом 90 друг к другу, модулируютсл в противофазе. Б первоначально выставленном рабочем положении электронного луча они одинаковы по интенсивности и сигнал нд выходе фотоприемника 13 содержит только постоянную составлягащую, При уходе электронного луча со стыка или уходе стыка смещае 1 сл изображение щели и нарушается рдвенство световых компонентов составного анализатора 15, Следовательно, на вьоде фотоприемника 13 появится сигнал, амплитуда которого пропорциональна величине рассогласования положения луча и стыка, а фаза относительно начального по. стоянного напрякения определяет направление отклонения луча или стыка. Анализатор рассогласования 17 контролирует величину амплитуды выходного сигнала фотоприемника 13 и сравнивает ее с напряжением устанки, соответствуащим максимально допустимому перемещению электронного луча при коррекции его положения относительно линии стыка. Если сигнал с фотоприемника 13 непрерыьно нарастает и г 1 ревысит напряжение устанки, снарочная пушка отключается с помощью блока 18 прекращения сварки, так как характер систематического увеличения рассогласования положения луча и стыка свидетельствует о ненормальных условиях протекания процесса сварки. Если сигнал с фотоприемника 13 меньше напряквния устдвки, то система управления работает н режиме наведения нд стык,Процесс слежения начинается с обеспеченил параллельности плоскости среза 4 пушки и поверхности изделия, цто затем контролируется в тецение всего процесса сварки, Длл этого урднниваготсл расстояния от двух диаметрально противоположных точек А и Б в плоскости среза 4 пушки до поверхности изделия, Совмещение луча и стыка на поверхности изделия в нацальной точке предел сваркой осуществляетсл известными методами, Слежение за совмещением электронного луча со стыком в процессе сварки производится только по положению сварочной ванны относительно линии стыка ндобоатной стороне изделия, так как на 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 15 правление электронного пуча перпендикулярно поверхности изделия при его двойном преломлении с помоцгью аткпонлюьцей системы 3 сварочной пушки 1 и параллельность плоскости среза 4 гушки и поверхности изделия обеспечивают в случае совмещения сварочной ванны и динии стыка на обратной стороне изделия совпадение напранленил электронного луча со стыком по всей его глубине, независимо оттолщины изделия, Параллельность плоскости среза пушки и поверхности изделил, совпадение сварочной ванны с линией стыка на обратной стороне изделил контролируется и, при необходимости, корректируется непрерывно в течение всего процесса сварки. При уходе сварочной ванны от линии стыка (рассогласование) производится е только коррекция положения электронного луча до совпадения его со стыком, ьо и анализируется характер рассогласования, так как коррекция полокения электронного луча, возможна только в пределах менее радиуса внутреннего отверстия ОС сварочной пушки, иначе луч попадает нд ОС, По результату анализа коррекция положения электронного луча производится в том случае, если рассогласование вызвано неп родолжител ьными во времени возмущениями, которые с учетом скорости сварки можно скомпенсировать за время перемещения электронного луча поперек стыка на расстояние 0,6 радиуса внутреннего отверстия ОС сварочной пушки. Если рассогласование постоянно нарастает и прлближается к величине 0,6 радиуса внутреннего отверстия ОС. то очевидно, цто око носит стационарный характер, Например, изделие неточно выставлено перед сваркой и от начальной точки, где пуч совмещается со стыком перед сваркой, направление перемещения изделия расходится с направлениемпинии стыка. В этом случае процесс сварки прекращается, цто позволяет сохранить изделие в пригодном для обработки состоянии и исключить отход его в брак производства, Обеспечение параллельности плоскости среза 4 пушки и поверхности иэделия, анализ развития рассогласования за время, в течение которого электронный луч при коррекции своего положения относительно стыка перемещается поперек его линии в одном направлении на расстояние 0,6 радиуса внутреннего отверстия ОС сварочной пушки, определение характера дальнейшего протекания процесса сварки в зависимости от результата анализа развития рассогпасовдния приводлт к положительному эффекту, выражаюгцемусл в снижении брака производства, В случае перекоса иэделия 5 в плоскости, перпендикулярной направлению егоперемещения на некоторый угол(фиг,1), нарушается равенства расстояний от двух диаметрально противоположныхточек А и В, расположенных на поверхности среза 4 пушки до поверхности изделия в плоскости, перпендикулярной направлению перемещения изделия (плоскости стыка):Ф)2, При этом плоскость стыка займет наклонное положение и провара стыка не будет, так как точка попадания электронного луча на стык на поверхности изделия не будетсовмещена с пятном нагрева от сварочной ванны на обратной стороне изделия в направлении электронного луча, Поэтому необходимо обеспечить, чтобы= 2 причемне обязательно оперировать тремя точкамина поверхности среза пушки и поверхностииэделия, так как конструкция рабочего стола вакуумной камеры не допускает перекосав направлении перемещения иэделия (вплоскости стыка). Даже если перекос какимто образом и возникает, ан не вызовет ухода.стыка, так как находится в его плоскости. 25Как видно из фиг,2 (вид в плоскости,перпендикулярной электронна-оптическайаси пушки), для того, чтобы обеспечить соаснасть выходящего из,отклоняющей системы 3 сварочной пушки, электронного луча с 30ее электронно-оптической осью (тачка О), онвводится в ОС в некоторой точке А. Поэтомупри отклонении линии стыка от оси йй,например, в направлении ОМ, коррекцию1необходимо производить так. чтобы при савмещении электронного луча и стыка луч,входящий в отклоняющую систему, не попал на нее тачка А) Эта возможна приусловии ОМАА. Экспериментальна устанавлено, что эта условие выполняется при 40ААО,б ОМ (радиуса внутреннего отвер 1 ястия ОС),Выполнение условия параллельностиплоскости среза пушки и поверхности изделия посредством непрерывного контроля 45равенства расстояний от двух диаметрально противоположных точек в плоскости среза пушки до поверхности изделия придвойном преломлении электроннога луча инаправлении его перпендикулярно поверхности изделия, позволили исключить самоененадежное звено в системах слежения застыком - использование вторично-эмиссионных сигналов на коллекторе отраженныхэлектроноо, формирование и сканирование 55считывающего луча и обработку полученныхинформативных сигналов для определения взаимного положения стыка и электронного луча,Контроль положения сварочной ванны относительно линии стыка на обратной поверхности иэделия значительно проще, а поэтому и надежнее, чем функционально абьединяю;ций два способа: вторично - эмиссионный и телевизионный, как выполнено в прототипе. При возникновении несовпадения положения электронного луча и стыка анализируется его дальнейшее развитие и производится количественная оценка перемещения электронного луча ва время коррекции ега положения для устранения рассогласования. В результате определяется порядок дальнейших технологических операций; продолжить процесс сварки, или прекратить его и, таким образом, сохранить иэделие и не допустить его отхода о брак и роизоодства.Проведенные испытания способа подтвердили эффективность использования отличительных признаковдля снижения брака производства за счет упрощения и повышения надежности способа слежения эа стыкам,Формула изобретения Способ слежения за стыком при электронна-лучевой сварке, включающий двойное преломление электронного луча и .,апранление ега перпендикулярно к поверхности изделия, совмещение электронного луча со стыком на поверхности изделия, контроль и коррекцию положения сварочной ванны относительно линии стыка с обратной стороны изделия, а т л и ч а ю щ и йс я тел 1, чта, с целью снижения брака производства, упрощения и повышения надежности способа слежения за стыкам, в процессе сварки выравнивают расстояния ат двух диаметрально противоположных точек в плоскости среза сварочной электронной пушки до поверхности изделия, контроль осуществляют путем измерения рассогласования положения свааочной ванны относительно линий стыка на обратной стороне изделия за время, втечение которого электронный луч при коррекции своего положения относительно стыка перемещается поперек его линии в одном направлении на расстоянии 0,6 радиуса внутреннего отверстия отклоняющей системы сварочной пушки, и, если рассогласование положения сварочной ванны относительно линии стыка на обратной стороне иэделия превысит величину, равную 0,6 радиуса внутреннего отверстия отклоняющей системы сварочной пушки, сварку останавливают, в противнол 1 случае производят совмещение электронного луча со стыком..Товти ак каз 3271 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101