Способ электронно-лучевой сварки и устройство для его осуществления

,511 4 В 23 К 15/ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ) СПОСОБ ЭЛ УСТРОЙСТВ 7 3898645 25-27 КТРОННО-ЛУЧЕВО 11 СВАР ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕ(21) 3881618/25-2 /(56) Нестеренков В.М. Генека для отклонения электроннка но заданному закону. Сб.Всесоюзная конференция по,эно-лучевой сварке, 1975, Киес, 137-139,Куцан Ю,Г Тур А.В. Приавтоматического кругового пния электронного пучка сваропушки. - Автоматическая свар1975, Ф 6, с; 74-75.Патент Японии Ф 53-4506,кл. В 23 К 15/00, 1978. КИ ИНИЯ(57) 1, Спос сварки с рег ния в шов пу ного луча по счет колебан б электронно лированием т.Анкудин овлож ем перемещениязамкнутой траекй с фазовым сдвигом вперпендикулярных плоси ч а ю щ и й с я электртории раторого пу "5-я лектро в, 197 вух вэаимостях, о ствышения ка то, с цел м за счет арного соединениформирования шв ограничение тра вашен осущторин тб е дляещен л совпадающеи сварки. оскос скоролуча в правлени бани с на ни ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯАВТОРСКОМУ СВИЩ:ТЕЛЬСТВУ1269949 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что ограничение траектории колебаний электронного луча осуществляют по закону у=А (созя г), где у - величина отклонения электронного луча в плоскости, совпадающей с направлением скорости сварки, А амплитуда колебаний луча в направлении скорости сварки; Я - частота ко, лебаний электронного луча; 1: - время цикла колебаний электронного луча,3, Способ по п. 1, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что ограничение траектории колебаний осуществляют," устанавливая частоту колебаний в плоскссти, совпадающей с направлением скорости сварки в два раза превышающую частоту колебаний в другой плоскости.4, Устройство для электронно-лучевой сварки, содержащее генератор электрических сигналов и два усилителя, выходы которых подключены к отклоняющей системе электронной Изобретение относится к технологии и.оборудованию электронно-лучевой сварки,Целью изобретения являетея повышение качества сварного соединенияза счет улучшения формирования шва.На фиг.1 и 2 изображены схемытраекторий движения электронного луча,на фиг,З и 4-варианты блок-схем ус -тройства для осуществления способа,В процессе сварки перемещаютэлектронный луч (не показан) по зам-кнутой траектории эа счет колебаний с фазовым сдвигом в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, приэтом траектории 1 и 2 колебаний луча ограничивают в плоскости, совпадающей с направлением скорости сварки (фиг.1 и 2).20Ограничение колебаний электронного луча осуществляют по законуу = Асозсдде у - отклонение электронного луча в плоскости, совпадающей 2 Зс направлением скоростисварки; пушки, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что оно снабжено блоком преобразования напряжений, вход которого соединен с одним из выходов генератора, а выход - с входом одного изусилителей.5, Устройство по и. 4, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок .преобразования напряжений выполнен ввиде двухполупериодного выпрямителя.6. Устройство по п, 4, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок преобразования напряжения выполнен ввиде делителя частоты электрическихсигналов,7, Устройство по п, 6, о т л ич а ю щ е е с я тем, что делитель частоты выполнен в виде последова,тельно соединенных формирователя прямоугольных импульсов, счетного триггера и преобразователя прямоугольных сигналов в синусоидальные,А - амплитуда колебаний электронного луча;И - частота колебаний электронного луча;время цикла колебаний электронного луча.Ограничение траектории колебаний электронного луча можно осуществлять/ устайавливая частоту колебаний .в плоскости, совпадающей с направлением скорости сварки, в два раза превы- шающую частоту колебанийв другой . плоскости. Устройство для осуществления спог соба содержит генератор 3 электрических сигналов, преобразователь 4 в виде двухполупериодного выпрямителя, усилитель 5 сигналов поперечных от" клонений луча, усилитель 6 сигналов, продольных отклонений луча, выходы которых подключены ко входам. отклоняющей системы 1 электронной пушки (не показана).Один из выходов генератора 3 подключен ко входу двухполупериодногоГенератор 3 вырабатывает синусоидальные сигналы, сдвинутые по фазеона 90 . Двухполупериодный выпрямитель, входящий в блок 4 с целью исключения нелинейности при малых уровнях входного сигнала, выполнен на основе операционного усилителя, Генератор 3 вырабатывает два сигналас одинаковой частотой, причем фазаодного из сигналов ( , а другого( + -2-, т.е, на выходах генератора 3 Формируются сигналы з 1 п ы с и созыв.Сигнал з 1 п ячерез усилитель 5 подается в катушку поперечных колебаний отклоняющей системы 7 электронной пушки. В показанной на фиг. системе координат ось х перпендикулярнанаправлению скорости сварки, Сигналсоз ц с выхода генератора 3 подается на вход двухполупериодного выпрямителя 4, где ограничивается по модулю. Ограниченный по модулю сигналс выхода двухполупериодного выпрямителя 4 блока через усилитель 6 поцается в катушку продольных колебаний отклоняющей системы 7 электронной пушки. Ось у совпадает с направлением скорости сварки,Таким образом, в отклоняющую систему электронной пушки подаются сиго налы, сдвинутые по фазе на 90 , причем колебания луча в плоскости, совпадающей с направлением скорости 50 ,сварки,ограничены и отклонение электронного луча происходит в указанной. плоскости в соответствии с формулой 40 у = АЧ (созе сОтклонение электронного луча в плоскости, перпендикулярной направлению скорости сварки, по синусоидаль 55 выпрямителя 4, другой выход генератора 3 соединен с усилителем 5. Выход двухполупериодного выпрямителя 4 подключен ко входу усилителя 6 (фиг.3). 5Преобразователь 4 может быть выполнен в виде делителя частоты сигналов, который представляет собой последовательно соединенные формирователь 8 прямоугольных импульсов, 10 счетный триггер 9 и преобразователь 10 прямоугольных импульсов в синусоидальное напряжение (фиг.4),Устройство работает следующим образом. 15ному закону и отклонение луча в плоскости, совпадающей с направлением скорости сварки,по косинусоидальному закону с ограничением сигнала по модулю обусловливают движение луча по траектории, которая в общем случае является дугой полуэллипса, а в случае равенства амплитуд сигналов отклонения - другой полуокружности. В процессе движения луча с отклонением по описанному закону при достижении крайних точек отклонения, лежащих на оси, перпендикулярной скорости сварки направление движение луча меняется на противоположное.Устройство, содержащее делительчастоты сигналов, работает следующим образоъ,Генератор 3 вырабатывает синусоидальные сигналы, сдвинутые по фазео на 90 , Преобразователь 1 О прямоугольных сигналов в синусоидальные может быть выполнен в виде фильтра.Генератор 3 вырабатывает два сигнала с частотой 2 У, причем фаза одного из сигналов Ч , а другого Ч" + , т.е. на выходах генератора 32 формируются сигналы з 1 п 2 и С и соз 2 Я й, где 1 - время. Сигнал соз 2 ис через усилитель 6 подается в катушку продольных колебаний отклоняющей системы 7 электронной пушки. Ось у совпадает с направлением скорости сварки, Сигнал зп 2 иС с выхода генератора 3 подается на вход делителя частоты блока, на входе которого формируется сигнал зз.псам. Этот сигнал через усилитель 5 подается в катушку поперечных ко.- лебаний отклоняющей системы 7 электронной пушки. Ось х перпендикулярна направлению скорости сварки.Таким образом, в отклоняющую систему 7 электронной пушки подаютсяо сигналы, сдвинутые но фазе на 90 причем частота сигнала, подаваемого в катушку, которая отклоняет электронный луч в плоскости, совпадающей с направлением скорости сварки, в два раза превышает частоту сигнала отклонения в другой плоскости,При этом электронный луч в процес се сварки отклоняется по закону х = А зхпыХу = А,1 соз 2 ус, 3 1 где А и А - амплитуды отклоненияпо обеим осям.Используя тригонометрическое соотношениесоя 2 ы= 1 - 2 зп аг 269949 ЬУА, Режим сварки был следующий:,ускоряющее напряжение 28 кВ, токлуча 240 мА, скорость сварки .4,5 мм/с. Глубина проплавления приэтом составляла 20 мм.хполучаем г2 хА 7 фв У=А (1 т.е. траекторией движения луча при его отклонении по указанному закону- в процессе электронно-лучевой сварки является парабола с осью симметрии, совпадающей с направлением скорости сварки и вершиной, лежащей на этой оси на расстоянии А, от центра пересечения осей отклонения, Точки пересечения ветвей параболй с осью отклонения, перпендикулярной направлению скорости сварки, расположены на расстоянии А/ -2 от центра пересечения осей отклонения. В процессе; движения луча с отклонениями но опи санному закону при достижении край-,. них точек отклонения, лежащих на. ветвях параболы, направление движения луча меняется на противоположное,Такий образом, в обоих вариантах способа за счет изменения направпе;т ния движения электронного луча на кромках шва и перераспределения ме-. талла сварочной ванны в местах сплавления его с основным матерна", ,пом исключаются острые проплавы и; подрезы, а следовательно, повышается качество сварного соединения.Способ был опробован при электрон но-лучевой сваркестали 12 Х 18 Н 10 Т.Сварку производили на установке ЭЛЦс энергетическим комплексом,и подставляя.в это соотношение згяГ.= Перемещение луча осуществляли пу;тем подачи в отклоняющую системуэлектронной пушки электрических сигоналов, сдвинутых по фазе на 90причем косинусоидальный сигнал ограничивался по модулю путем двухполугпериодного выпрямления. Амплитудаотклонения по обеим осям была одинакова и составляла величину 2,0 мм,а частота колебаний устанавливаласьравной 120 Гц,Перемещение луча осуществляли пу.тем подачи в отклоняющую системуэлектронной пушки сигналов, сдвинуотых по фазе 90 , причем частоту сигнала отклонения в плоскости, совпадающей с направлением скорости сварки, устанавливали в два раза выше2 1 частоты отклонения электронноголуча в другой плоскости, Амплитудаотклонения по обеим осям была одинакова и составляла величину 2,0 мм.Генератор сигналов вырабатывал сиг 30 налы с частотой 240 Гц, При этом,частота отклонения электронного лучав плоскости, совпадающей с направ-.лением скорости сварки, равняласьчастоте генератора сигналов, а часЗ тота колебаний в другой плоскостибыла в два раза ниже и составлялавеличину 120 Гц.Анализ макрошлифов сварных соединнений и внешний вид швов показали40отсутствие пиков проплавления иподреэов, которые наблюдались присварке известными способами.1269949 оставитель В.Черновехред И. Верес едактор Н.Гор орректор И.Мус аказ 6078/10В но д. 4 ская н Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 Тираж 1.001 НИИПИ Государственного делам изобретений 5, Москва, Ж, Ра