Способ электронно-лучевой сварки
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Номер патента: 1323298
Авторы: Акопянц, Емченко-Рыбко, Ермакова, Загорный, Кайдалов, Непорожний, Пастушенко, Стрекаль
Текст
СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 15 00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОСУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Шилов Г.А. и др. Влияние частоты и диаметра развертки электронного луча на проплавление металла при электронно-лучевой сварке. Автоматическая сварка, 1983, У 8, с. 25-28.Рг 1 ейе 1 К.Р., Агапка Л. "Ргосее 61 щз оК 1 пгегпас 1 опа 1, Сопйегепсе оп че 1 йпя Везеатсй ьп СЬе 1980 з, ОссоЬег 27-29, 1980, Оза 1 са, Ларап", Яезз 1 оп А. - Овеса, 1980, р, 7-12.(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКИ (57) Изобретение относится к электронно-лучевой сварке в частности к технологии сварки сканирующим электронным пучком, и может быть использовано в различных областях машиностроения. Целью изобретения является повышение качества сварного соединения путем устранения дефектов формирования. Движение пучка (П) начинают из точки И по траектории 1. Переместив П с заданной скоростью сканирования 7 на расстоянии 2 г , где гсксредний радиус электронного П (до точки А), его мгновенно перебрасывают по траектории 2 в симметричное относительно оси Х положение (точку В) на заданном контуре. Далее П снова перемещают со скоростью Чск на расстояние 2 г (до точки С), а затем1323298 перебрасывают в симметричное положение (точку Р). Далее процесс движенияП повторяется до тех пор, пока электронный П не достигнет конечной точки К заданного контура, после чегоП мгновенно перебрасывают в начальную точку М. Одновременное формирование симметричных относительно направИзобретение относится к электроннолучевой сварке, в частности к технологии сварки сканирующим электронным пучком, и может быть использовано в различных областях машиностроения.Целью изобретения является повьппе ние качества сварного соединения путем устранения дефектов формирования,На фиг. 1 показана схема траектории движения электронного пучка; на10 фиг. 2 - блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 3 - диаграмма изменения во времени сигналов квадратурного генера - тора (а, б) и токов в отклоняющей системе по координатам Х (в) и У (г),Способ заключается в следующем. Движение пучка начинают из точки М, например, влево от оси Х по траектории 1. Переместив с заданной скорос 20 тью сканирования Ч на расстояниеск2 г где г - средний радиус электеф еронного пучка (до точки А), пучок мгновенно перебрасывают по траектории 2 в симметричное относительно оси Х положение (точку В) на заданном контуре. Далее пучок снова перемещают со скоростью Ч на расстояниее2 г (до точки С), а затем перебрасы"вают в симметричное положение (точку Р). Далее процесс движения пучка повторяется до тех пор, пока электронный пучок не достигент конечной точки К заданного контура, после чего пучок мгновенно перебрасывают в начальную точку Я. Таким образом,35 осуществляется одновременное формирование зон нагрева на обеих половинах заданной траектории сканирования электронного пучка симметричных от40 носительно плоскости симметрии сварочной ванны. ления сварки зон нагрева на заданнойтраектории сканирования обеспечиваетсимметричное движение расплава в сварочной ванне, повьппает ее устойчивость и тем самым уменьшает вероятность образования дефектов шва гидродинамического характера. 1 з.п.ф-лы,3 ил. Как видно из фиг. 1, зоны нагрева между точками А и Р, М и В, С и Р формируются практически непрерывно, так как поперечные сечения электронного пучка соприкасаются при выбран- . ном периоде его переброса Т = 4 г / /Ч , мс, При меньшем периоде поперечные "сечения пучка будут перекрываться, обеспечивая еще большую равно. мерность нагрева свариваемого металла. Следовательно, всегда выбирают период из условия Т4 г /Чс Для формирования симметричного нагрева металла на обеих половинахзаданной траектории сканирования при сварке однородных металлов необходимо, чтобы время пребывания электронного пучка в каждом из отклоненных положений было одинаковым, т.е. равным Т/2.При сварке разнородных материалов соотношение времен пребывания электронного пучка в каждом иэ отклоненных положений определяется соотношением количества тепла, необходимого для расплавления каждого из металлов,т,е.Т=ь,+ь С Р Тола2 С 2 т Тоюгде индексы "1" и "2" относятся к разыым металлам;с - время пребывания пучка в отклоненном положении, мс;С - теплоемкость металла,кал/г град;/3 - плотность металла, г/см;Т - температура плавления металооола, С.При этом, как видно из фиг 1, для обеспечения непрерывности формирования зон нагрева необходимо, чтобы время паузы на более легкоппавком металле (время пребывания пучка вотклоненном положении на более тугоплавком металле) не превьппало величины 2 гЦ, т. е. макс Тс г 12 ге%к1 Одновременное формирование симметричных относительно направления сварки зон нагрева на заданной траекториисканирования обеспечивает симметричный отток расплавленного металла отмест непосредственного воздействия 10электронного пучка, Поскольку перенос расплава происходит в направлении, обратном направлению перемещения пучка, то при движении пучка отточки М к точке К и создается поток 15расплава, имеющий то же направление,что и при сварке неотклоненным пучком. Таким образом, предлагаемыйспособ электронно-лучевой сваркиобеспечивает симметричное движение 20расплава в сварочной ванне, повьппаетее устойчивость и тем самым уменьшает вероятность образования дефектовшва гидродинамического характера.Предлагаемый способ реализуется 25устройством, блок-схема которогопредставлена на Фиг. 2. Рассматривается реализация кругового сканирования электронного пучка.Устройство содержит сварочную 30электронную пушку 1, формирующуюэлектронный пучок 2 и оснащеннуюэлектромагнитной отклояющей системой3, согласующие усилители 4 и 5 дляотклонения по координатам Х и У соответственно, электронные коммутаторы 6 и 7, квадратурный генератор 8,пульт 9 управления и свариваемое изделие 10.40Устройство работает следующим образом,После включения электронной пушки1 формируется электронный пучок 2,направленный на стык свариваемого изделия 10. Квадратурный генератор 8выдает два синусоидальных сигнала,сдвинутых по Фазе относительно другдруга на 90. Эти сигналы подаютсячерез электронные коммутаторы 6 и 7на прямые (+) или инверсные (-) входы согласующих усилителей 4 и 5 и затем на отклоняющие катушки координат Х и У. Частота и амплитуда сигналов квадратурного генератора 8, а .также .частота и скважность импульсов переключения выходов электронного коммтатора 7 задаются оператором с пульта 9 управления. Частота переключения электронного коммутатора 6 синхронизируется входным сигналом и устанавливается равной удвоенной его частоте,Сигнал квадратурного генератора 8, управляющий током отклоняющей системой 3 по координате Х, пропорционален соя о г (Фиг. З,а), а сигнал, управляющий током отклоняющей системы 3 по координате У - зп дг (фиг.3,б) где и - заданная частота квадратурно- . го генератора 8. Ток 1 в отклоняющей системе 3 коммутируется с частотой 2 а так, что повторяется только нарастающая половина косинусоидальной зависимости, т.е. ток изменяется от -(1) до +(1), где (1) - амплитуда (фиг3, в). Это и обеспечивает повторяющееся движение электронного пучка от точки И до точки К (фиг. 1), Ток 1 в отклоняющей системе 3 ком 3мутируется с периодом Т импульсного переброса электронного пучка. При этом часть периода 1 ток 1 пропорционален + зюпу г, а другую часть периодаток 1 пропорционалензп и г (фиг. 3, г). Этим и обеспечивается поочередное отклонение электронного пучка на симметричные относительно координаты Х половины заданной траектории сканирования.П р и м е рНа установке У 570 И, оборудованной электронной пушкой и источником питания ЭЛА, сваривают образцы из титанового сплава ВТ 6 толщиной 30 и 60 мм, а также нержавеющей стали 12 Х 18 Н 9 Т с медью толщиной 10 мм вертикальным и горизонтальным электронными пучками со скоростью 5 мм/с.Устройство, реализующее предлагаемый способ, создано иэ генератора периодического отклонения электронного пучка и согласующих усилителей, имеющихся в составе источника питания ЭЛА, и макетов электронных коммутаторов на базе микросхем серии К 590 КН. Средний радиус электронного пучка 0,35 мм. Используют круговую траекторию сканирования. пучка, Частота квадратурного генератора 130 Гц. Диаметр круга, описываемого осью сканирующего пучка 1,2 мм. Скорость сканирования пучка, таким образом, равна Чй .1 2мя пребывания пучка в каждом из отклоненных положений при сварке сплава ВТ 6 Т/2 = 1,428 мс, а при сварке стали 12 Х 18 Н 9 Т с медью МОкал г а 50,09 --- 8,93 -- , 1083 С мр г градсмф2 х 48 н 97 г о0,12 ---7,85 ; 1425 Сф . гградсмй 0,6526,Исследования качества сварных швов выполняют визуальным наблюдением процесса сварки, оптико-инструментальными и рентгенографическими методами. В результате этих исследований установлено, что при сварке сплава ВТ 6 (т.е. однородных металлов) уменьшается разбрызгивание расплава из сварочной ванны, исключается образование подрезов (для вертикального пучка) и обеспечивается симметричное и устойчивое формирование усиле" 25 ния шва (для горизонтального пучка), при этом отпадает необходимость в ограничительной планке вдоль нижней кромки стыка для предотвращения вытекания расплава, кроме того, при свар" З 0 ке стали с медью (т.е. разнородных металлов) уменьшается разбрызгивание расплава иэ сварочной ванны, снижается в 2-3 раза вероятность образования трещин, нет необходимости в постоянном смещении со стыка электронногд пучка, чтобы площадь части поперечного сечения пучка, воздействующей на сталь, превышала в 1,5 раза площадь части сечения пучка, воздействующей на медь. Последний результат показывает, что при сварке разнород- ных металлов по предлагаемому способу резко упрощается работа с системой наведения на стык и с системой слеже ния за стыком.Предлагаемый способ электроннолучевой сварки по сравнению с прототипом позволяет снизить брак при сварке разнородных металлов и затраты на его исправления, расширить номенклатуру свариваемых изделий и повысить производительность труда и качество соединения.формула изобретения1. Способ электронно-лучевой сварки, при котором электронный пучок сканируют по замкнутой, симметричной относительно направления сварки траектории, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения путем устранения дефектов формирования, электронный пучок периодически перебрасывают поперек оси шва на симметричные отно" сительно направления сварки участки траектории сканирования с периодом Т 6 4 г /Ч мс, где ге - средний радиус электронного пучка в зоне сварочной ванны, мм 1 Ч- скорость сканирования, мм/с, и временем задержки в симметричных точках траектории, равным Т/2.2. Способ по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыше ния качества сварного соединения разнородных металлов, время задержки.в симметричных точках траектории определяют из выражений= Т С,Р, Т,С,р, Т,2 гемакс Тг- Ч )СКгде 1 и 2 - индексы металлов с различными теплофизическими свойствами,- время задержки пучка вотклоненном положе".нии, мс;С - теплоемкость,кал/г град,1323298 ешетник Э,Слиган Тираж 975дарственного комитета СССРизобретений и открытийква, Ж, Раушская наб., д Подписн каз 2908/1 стненно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 Произ ВНИИПИ Го по дел 113035, М Составитель Г.Квартальнова Техред И.Попович Коррек
СмотретьЗаявка
4045345, 28.03.1986
ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОСВАРКИ ИМ. Е. О. ПАТОНА
КАЙДАЛОВ АНАТОЛИЙ АНДРЕЕВИЧ, АКОПЬЯНЦ КАРП СЕРГЕЕВИЧ, ПАСТУШЕНКО ЮРИЙ ИВАНОВИЧ, СТРЕКАЛЬ ЛЕОНИД ПАВЛОВИЧ, ЕМЧЕНКО-РЫБКО АЛЕКСЕЙ ВИТАЛЬЕВИЧ, НЕПОРОЖНИЙ ВАДИМ ЮРЬЕВИЧ, ЕРМАКОВА ТАТЬЯНА ФЕДОРОВНА, ЗАГОРНЫЙ ВИКТОР ФЕДОРОВИЧ
МПК / Метки
МПК: B23K 15/00
Метки: сварки, электронно-лучевой
Опубликовано: 15.07.1987
Код ссылки
<a href="https://patents.su/5-1323298-sposob-ehlektronno-luchevojj-svarki.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ электронно-лучевой сварки</a>
Предыдущий патент: Устройство для электронно-лучевой обработки токопроводящих материалов
Следующий патент: Способ изготовления двухслойных антифрикционных изделий с подложкой, не поддающейся вытяжке
Случайный патент: Вертикальный сепаратор