Способ автоматического совмещения сварочного луча со стыком при сварке и устройство для его осуществления

13) А.".1 19) ЯЯ 1) 1) 1837 Г СУДАРСТВЕННОЕПАТЕНТНОЕВ ОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) авторско видетельст 2ЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к областисварочными процессами, а именно кпараметрами процесса электронно-лучеки. Информацию о стыке и положениного луча относительно стыка получаютработке сигнала, который формируетсяпарового потока. Устройство состоит и2 парового потока, генератора 3, огранчастотного детектора 5, схемы сраключа 7, усилитепя 8 тока и откпонятемы 9, 2 сп. ф-лы, 2 ил.) Авторское свидетельство СССР 3 ЧВ 23 К 15/00, 1975.Авторское свидетельство СССР йВ 23 К 15/00, 1985.) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО СОЯ СВАРОЧНОГО ЛУЧА СО СТЫКОАРКЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОС(5 Н ВМЕЩЕМ ПРИУ -СОВЕТСКИХЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК управления управлению вой свари сварочпри обдатчиком з датчика ичитепя 4, внения 6, ющей сисИзобретение относится к области сварки, а именно к управлению параметрами процесса электронно-лучевой сварки.Целью изобретения является повышение качества формирования сварного шва за счет автоматического совмещения сварочного электронного луча со стыком в ходе сварки в реальном масштабе времени.На фиг,1 изображена структурная схема устройства для автоматического совмещения сварочного электронного луча со стыком; на фиг.2 - датчик парового потока.При неиэменныхэлектрических итехнологических параметрах процесса сварки плотность парового потока в произвольно выбранном конечном объеме вакуумной камеры неизменна по величине, При изменении взаимного положения электронного луча относительно стыка плотность парового потока (т,е. потока пара, выходящего из глубины канала проплавления, а не потока частиц металла с поверхности сварочной ванны, потока ионов и т.д.) изменяется. Ве.личина плотности потока контролируется датчиком, представляющим собой плоский открытый конденсатор, а в качестве диэлектрика между пластинами используется поток пара. Изменение параметров диэлектрика (изменение плотности потока пара) приводит к изменению емкости конденсатора, т.к. датчик имеет конечные размеры, контролируется усредненная по объему плотность потока, а процесс преобразования плотность-частота при этом мало подвержен паразитным пульсациям плотности потока.Реализация способа заключается в контроле плотности парового потока сварочной ванны 1, с помощью датчика потока 2. Изменение плотности потока преобразуется в изменение емкости датчика, которое электронной схемой преобразуется в напряжение, При изменении взаимного положения электронного луча относительно стыка указанное напряжение изменяется по величине и знаку, что и является признаком рассогласования.Емкость датчика 2 зависит от величины плотности потока пара между его пластинами. Изменение плотности потока ведет к линейному изменению емкости датчика 2 и изменению частоты перестраиваемого генератора 3, в частотнозадающий контур которого включен датчик. Выходной сигнал генератора 3 не изменен по амплитуде и не подвержен влиянию помех (вида наводок по сигнальному кабелю), Амплитудный ограничитель 4 дополнительно устраняет возможные пульсации амплитуды выходного сигнала генератора 3 из-за пульсаций и наводок по цепям питания. Частотный детектор 5 выделяет величину и знак сигнала рассогласования, т.о, осуществляется преобразование плотности потока в эквива лентное по величине постоянное напряжение, т.е. выделение информационного сигнала. Указанное преобразование отличается простотой и высокой помехозащищенностью. Место установки датчика выбирают "0 исходя из величины отклонения максимумараспределения потока пара с учетом глубины проплавления, материала и скорости сварки. Датчик потока установлен сзади сварочной пушки в плоскости стыка на высоте, равной расстоянию от нижнего торцового среза сварочной пушки до свариваемой поверхности, при этом угол между осью сварочной пушки(электронного 20 луча) й = ОГСЗ - ; где 5 п - диаметр сварочЯ,ного. луча на свариваемой поверхности;й - глубина проплавления,Сигнал с частотного детектора 5 поступает в схему б сравнения, ключ 7, усилитель 8 тока и электромагнитную отклоняющую систему 9. Емкость конденсатора, образованного пластинами датчика 2, определяется как С=8,85 я .Я б 10 Ф) и при ,фиксированных значениях 5 и б Я - площадь каждой пластины, б - расстояние между пластинами) определяется только значением д.электрической проницаемости вещества, заполняющего пространство между пластинами. Величина емкости определяет значение частоты, генерируемой генератором 3; выходной сигнал генератора поступает на вход амплитудного ограничителя 4.Амплитудный ограничитель 4 устраняет вли яние амплитудных флуктуаций сигнала датчика 2, вызванных воздействием дестабилизирующих факторов, на точность совмещения, Частотный детектор 5 преобразует выходное напряжение генератора 3 в постоянное, которое поступает на схему 6 сравнения. Ключ 7 определяет режим работы устройства; режим настройки и режимавтоматического совмещения, Сигнал управления формируется усилителем 8 тока и поступает на электромагнитную отклоняющую систему 9. В начальный момент сварки, когда рассогласование сварочного луча относительно стыка равно нулю, начальной плотности парового потока между пластинами датчика 2 соответствует значение частоты генератора 3, равное 1 о, и соответствующий этому значению выходной сигнал Оо частотного детектора 5. В схеме б сравнения значение Оо компенсируется так, что выходной сигнал схемы сравне1837470 ка,.- сварка при величине смещравной 5 мм на 1 м длины,0 ия стыка Визуальный контроль совмещения сварочного луча со стыком при токе луча 30-40 МА невозможен, В ходе сварки контролировались параметры информационного и управляющего сигналов, и по результатам контроля можно сделать вывод об устойчйвом выделении информационноо сигнала и возможности совме"цения сварочного луча со стыком в реальном масштабе времени,но свароч- сварочной имметрично относител по обе стороны стыка о лучаны);в) несимметрично относитело луча по одну сторону от сва но сварочочной ван 3 но нь Ф , О р м у л а и з о б р е т е н и я вмещения сварочного электронного луча1со стыком при сварке, содержащееВ ЕщЕНИя СВАРОЧНОГО ЭЛЕКТРОН электромагнитную отклоняющую систеН ГО ЛУЧА СО СТЦКОу ПРИ г ВАРКЕ у, связаннуо с электронно-лучевой.И УСТРОЙСТВО ДЛя ЕГО ОСУщЕСТВпушкой и датчик плотности паровогопотока, отличающееся тем, что, с цельюповышения качества формирования1. Способ автоматического совмеще- , сварного шва за счет автоматическогон я сварочнОГО электроннОГО лу"а со, СОВмещения сварочного луча со стыкомФ40ст ком при сварке, при котором изме- в ходе сварки в реальном масштабер ют плотность парового потока из Об- Времени, оно дополнительно содержитл сти Взаимодействия луча с материа-источник опорного напряжения и послел м свариваемых деталей, оценивают довательно соединенные перестраивае 45,СТЕПЕНЬ ОТКЛОНЕНИЯ ЛУЧа От СТЫКЗ и со . мый генератор, амплитудный ОГРаничивМещают луч со. Стыком, отличающиися тель, частотный детектор, схемутем, что, с целью повышения качества сравнения, ключ и усилительподклюф рмирования сварного шва за счет ав- енный к электромагнитной отклоняю.т матического совмещения сварочного 50 щей системе, датчи. плотности паровол ча со стыком В ходе свари в рл- потВыполнен в виде Воздушногн м масштабе времени, сепень О конденсатора с возможностью его прон ния Определяют по изменен"ю плот странственного Ориентирования, причемвыход датчика подключен к входу пере 55 стрзиваемОГО Генератора, а второй ВМОДсхемы сравнения подключен к источни 2. устройство автоматического со- ку опорного напряжения,ния равен нуланс ЛО = О, при этом используется регулируемый источник 10.При изменении взаимного положения св рочного луча относительно стыка плотно ть парового потока в месте установки да чика 2 изменится, что вызывает изменен и значений т, и Оо соответственно и появлечие на выходе схемы 5 разности сигнала, от ичного от нуля - Ь О Ф О, Это вызывает иэ 1 енение выходного тока усилителя 8 и то а, протекающегс по Отклоняющей системе 9, так, чтобы сварочный луч вновь совмест лся со стыком,Следует отметить, что датчик парового по ока обладает пространственной избирате ьностью и может быть соориентирован в пр странстве на выделение парового потока преимущественно с определенного напр аления.Пластины датчика могут быть установле ы следующим образом:, а) симметрично относительно сварочноголуча по обе стороны сварочной ванны (стыка); Лабораторные испытания проводилисьна образцах из материала АМги нернсавеющей стали на установке ЭЛУс использованием энергокомплекса ЭЛА 1530, 5 сварочной пушки КЭПпри ускоряющемнапряжении впуск = 24 - 28 кВ и токе сварочного электронного луча (100 - 300) мА; размер пластин датчика - длина О 200 мм, ширина С 60 мм, расстояние между пласти нами В 5 мм,Испытания проводились в следующей последовательности: - первоначальное совмещение злект 5 ронного луча со стыком и фокусировки; - сварка при отсутствии смещения сты