DE3034580C2 - Verfahren zum Regeln einer Elektronenstrahlschweißung - Google Patents
Verfahren zum Regeln einer ElektronenstrahlschweißungInfo
- Publication number
- DE3034580C2 DE3034580C2 DE3034580A DE3034580A DE3034580C2 DE 3034580 C2 DE3034580 C2 DE 3034580C2 DE 3034580 A DE3034580 A DE 3034580A DE 3034580 A DE3034580 A DE 3034580A DE 3034580 C2 DE3034580 C2 DE 3034580C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- electron beam
- focusing
- power
- signal
- measurement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
- B23K15/02—Control circuits therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln eines mittels einer Elektronenkanone betriebenen Elektronenstrahl-Schweißvorganges
an Werkstücken, bei dem durch eine erste Messung der aus denjenigen Elektronen resultierende Strom gemessen wird, welche die
zu verschweißenden Werkstücke durchquert haben.
Von der Schweißtechnik im allgemeinen weiß man, daß die mechanischen Eigenschaften einer Schweißstelle,
wie Zugefestigkeit, Härte oder Schlagzähigkeit, im Rohzustand der Verfestigung, d. h. vor jeglicher Wärmebehandlung
von der chemischen Zusammensetzung der Schmelzzone und auch vom thermischen Ablauf des
Schweißvorganges abhängig sind. Der thermische Ablauf seinerseits hängt lediglich von der der Schweißstelle
zugeführten Energie ab, wenn man die geometrische Form der Verbindung und einen zeitlich nicht unterbrochenen
Schweißablauf berücksichtigt.
Folgende Parameter sind bei einem Elektronenstrahl-Sehweißvorgang
von Bedeutung:
— die Beschleunigungsspannung (U) i!er FlektroiK'nkunone,
— die von der Kanone gelieferte Stromstärke (Ir,).
— der Fokussierungssirom (l·..;,),
— der Schuliabstand dl) /wischen tier I hene der
Strahl-Fokussierungsspule und der Auftreffstelie,
— die Schweißvorschubgeschwinuigkeit (v).
Weiterhin kann man noch eventuelle Schwingungen des Elektronenstrahls definierende Parameter berücksichtigen.
Aus den vorgenannten Größen wird die Strahlleistung der Kanone abgeleitet: P„r = U ■ I.
Von dieser Leistung wird in der Schweißstelle nur der Bruchteil Pjm absorbiert. Der jeweilige Wert von Pj/»
ίο hängt hauptsächlich von der Verteilung der Leistungsdichte
ab, für die die genaue Lage des Fokussierungspunktes des Elektronenstrahls, d. h. der Fokussierungsstrom
If,.i maßgeblich ist. Obwohl auch der Schußabstand
(d) eine gewisse Rolle spielt, hängt die Regelung von Ρ,/,, in erster Linie vom Fokussierungsstrom Ab* ab.
Neben der in der Schweißstelle absorbierten Leistung sind der Energiebilanz des von der Kanone ausgehenden
Elektronenstrahls zuzurechnen
— reflektierte Elektronen entsprechend einem LeisHingsanteil
Pn
— Sekundäreleklronenstrahlen entsprechend einem
Lcistungsameil P,.
— Elektronen thermischen Ursprungs entsprechend einem Leistungsanteil Ρ,λ,
— Streustrahlelektroden im Fall von Trenn- oder Schneidschweißungen entsprechend einem Leistungsanteil
Pn,
H) Die Sirahllcistung P,„ setzt sich folglich zusammen
aus
Pur = Ρ,Λ. + Pr+ l\ + P,l, + Pu.
Ji Die dem jeweiligen Leistungsanteil, insbesondere P„r,
P.,/,„ P,r entsprechenden Stromstärken erhält man durch
Division der jeweiligen Leistungsgröße mit der Beschleunigungsspannung t/dcr Kanone. Die absorbierte
Leistung P,,/,,, die aus diesen Beziehungen ermittelt werden
kann, bestimmt folglich für eine Schweißgeschwindigkeit, ei.ie gegebene Stahlsorte und für bestimmte
Abmessungen der Bearbeitungsteile den thermischen Ablauf des Schweißvorganges.
Da die Größe des Leistungsanteils P-etwa zwischen 15% und 25% von P„r liegt, verbleibt für die Summe der Leistungsanteile P11/,, + P„ eine Größe zwischen 75% und 85% der Strahlleistung, sofern in erster Annäherung die beiden anderen Parameter P, und P1/, aufgrund ihrer nur geringen Werte vernachlässigt werden.
Da die Größe des Leistungsanteils P-etwa zwischen 15% und 25% von P„r liegt, verbleibt für die Summe der Leistungsanteile P11/,, + P„ eine Größe zwischen 75% und 85% der Strahlleistung, sofern in erster Annäherung die beiden anderen Parameter P, und P1/, aufgrund ihrer nur geringen Werte vernachlässigt werden.
Um bei weichen oder schwach legierten Stählen gute Schweißergebnisse zu erzielen, hält man üblicherweise
die absorbierte Leistung P;,f,, unterhalb eines bestimmten
Grenzwertes, um den thermischen Ablauf soweit wie möglich zu beschleunigen und damit gleichfalls die
Erwärmung der zu bearbeitenden Bauteile außerhalb der Schweißzone zu verringern. Aus dieser Betrachtung
folgt auch die Zweckmäßigkeit, mit dem Leistungsanteil P,r an einen Grenzwert zu gehen, um die Summe
P.,bs + Pir'tm wesentlichen konstant zu halten.
hf) Aus der GB-PS 12 59 146 ist es bekannt, den von einem
liearbcitungsteil aufgenommenen Strom zu messen, um im Vorversuch an einer Probe den für einen
Kleklronensiralilschueil.h organg notwendigen l-okussierungsstrom
/u bestimmen und aufrechtzuerhalten
h', und um danach die .Sclmeißung mit gleichbleibendem
l'okussiei ungsstrom diirchlühren /u können.
Aus der IK-PS 20 41 177 ist ein Verfahren bekannt,
das \ urschlagl. den von einem IS.iu'eil aulgenommenen
Strom sowie den den Bauteil durchlaufenden Stroman-►ei!
zu messen, um anschließend beide Größen zu vergleichen und zwischen diesen eine dahingehende Beziehung
aufzustellen, daß der Öptimälwert zur ÖurcSftflirung
eines Elektronenstrahl-Schweißvorganges getreoffen wird.
Schließlich wird in der DE-AS 18 03 456 für ein Energiestrahl-Schweiß-
und Schneidverfahren vorgeschlagen, einer Nachteile für den Schweißvorgang mit sich
bringenden Verengung der Strahleintrittsöffnung in das Werkstückmaterial dadurch zu begegnen, daß in Abständen
pro Längeneinheit des Bearbeitungsweges die vom Strahl abgegebene Energie vorübergehend erhöht
wird. Durch diese vorübergehende Erhöhung der Energieaniieferung wird die mit dem Strahl wandernde öffnung
auf jeden Fall wieder aufgeweitet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die von den zu verschweißenden Bauteilen absorbierte Leistung
auf einfache Weise auf einem konstanten Be: rag zu hallen, den man nach vorausgehenden Versuchen dahingehend
festgelegt hai, daß die durchzuführende Schweißung gute mechanische und metallurgische Eigenschaften
gewährleistet.
Bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß anschließend die Differenz ermittelt wird zwischen dem Ergebnis einer den aus der Elektronenkanone
stammenden gesamten Energiefluß berücksichtigenden zweiten Messung und dem der ersten Messung, daß
diese Differenz mit einem Sollwert verglichen wird, der nach vorausgegangenen Versuchen festgelegt worden
ist, und daß ein aus dem Vergleich resultierendes Signal derart zur Regelung der Fokussierung des Elektronenstrahls
herangezogen wird, daß die Differenz im wesentlichen dem Sollwert gleicht. Auf diese Weise läßt sich
der Schweißvorgang einfacher regeln, lassen sich Fehlerquellen vermeiden und die mechanischen Eigenschaften
der Schweißstelle verbessern.
Die Erfahrung zeigt, daß in bestimmten Fällen Kenntnisse
über die gewöhnlichen Parameter (U. /,,·,-, //„a, d V)
nicht ausreichen, um eine hinreichende Reproduzierbarkeit eines Schweißvorganges mit bestimmten Schweißergebnissen
sicherzustellen, weil zwischen den genannten Parametern und den Einflußfaktoren der gewünschten
Schweißeigenschaften ein beträchtlicher Verstärkungseffekt besteht, aufgrund dessen bereits geringfügige
Änderungen der Parameter praktisch unbrauchbare Änderungen im Umfang der Schweißeigenschaflen verursachen
können. Beispielsweise besteht ungefähr der Verstärkungsfaktor 50 zwischen Änderungen von //„;
und Änderungen einer bestimmten mechanischen Eigenschaft, wie der Härte eines Stahls mit den (zusätzlichen)
Legierungsbestandteilen:C — 0.14: Mn — 1,23: Si
- 0,22; Ni - 0,43; Mo - 0.18; B - 17 ppm, wenn im Anwendungsbeispiel die Strahlleistung 22,4 KW, die
Schweißgeschwindigkeit 40 cm/min, der Schießabstand d = 600 mm und die Dicke der zu versehweißenden
Bauteile 32 mm beträgt.
Für das gleiche Beispiel liegt der Verstärkungsfaktor bei 150 für Änderungen von Iu* zu denen von P3^-
Diese besonderen Beziehungen werden beim erfindungsgemäßen Verfahren ausgenutzt.
Aus dem oben beschriebenen Beispiel ergibt sich, daß der Verstärkungsfaktor zwischen den Änderungen der
vom Bearbeitungsteil absorbierten Energie P.,/,, und denen
der erwünschten mechanischen Eigenschaft nur noch 0,33 beträgt, was bedeutet, daß sich die jeweilige
mechanische Eigenschaft dreimal weniger schnell ändert als P;,iv — Wenn einer bestimmter. Änderung des
Fokussierungsstromes //■„* eine beispielsweise um den
Faktor 20 bis 50 mal größere Änderung des gemessenen Wertes der jeweiligen mechanischen Eigeschaft entspricht,
dann ergibt sich eine noch bedeutendere, nämlich etwa noch dreimal größere Änderung von Pa/,v Daraus
folgt wiederum, daß einer bestimmten Änderung von Pabs eine deutlich geringere Änderung der jeweiligen
mechanischen Eigenschaft entspricht, so daß es
ίο möglich ist letzterer unter Beachtung der Änderungen
Pads eine gute Stabilität zu verleihen und folglich sehr
einfach eine Reproduzierbarkeit der Schweißergebnisse zu erreichen. Dementsprechend braucht lediglich über
die Dauer eines Schweißvorganges die absorbierte Leistung mit einer im voraus festgelegten Genauigkeit im
wesentlichen konstant gehalten zu werden.
In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, daß dem Ergebnis der ersten Messung
Meßwerte über aus reflektrierten Elektronen, aus Sekundärelektroncn und aus Elektronen thermischen
Ursprungs resultierende Ströme hinzu gerechnet werden. Weiterhin kann das aus dem Vergleich resultierende
Signal zur Regelung der Fokussierung verwendet werden, nachdem es einer Begrenzungseinrichtung zugeleitet
worden ist.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung kann das aus dem Vergleich resultierende Signal vor seiner
Verwertung zur Fokussierungsregelung einer Speichereinrichtung zugeführt werden, in der sein Signalwert
während der Abkling- und der Aufbau- bzw. Entstehungsphasen des Elektronenstrahls gespeichert wird,
währenddessen die Fokussierungsregelung durch ein vorprogrammiertes System erfolgt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigt.
Fig. 1 ein Schaubild über die Abhängigkeit der Leistungsanteile
Puts und P,r vom Fokussierungsstrom ltOk,
F i g. 2 ein Schaubild für die von P*/,, und P,r im Laufe
eines If.lektronenstrahl-Schweißvorganges an einem Rohrqucrschnitt erreichten Werte,
F i g. 3 ein Blockschaltbild eines für die Regelung von Ρ,, maßgeblichen Abschnittes einer Regelvorrichtung
und
F i g. 4 ein Schaubild mit Ergebnissen aus der Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung bei einem Metall
mit den oben angegebenen Legierungsbestandteilen.
Eine im Schaubild nach F i g. 1 gezeigte Kurve 1 für
Eine im Schaubild nach F i g. 1 gezeigte Kurve 1 für
die Änderungen von Pats in Abhängigkeit von lrOk besitzt
einen Minimalwert. Mit etwa dem gleichen Maßstab ist eine Kurve 2 für die bezogenen Änderungen von P,r
eingetragen, die symmetrisch zur ersten Kurve verläuft und somit ein dem Minimum von P;,^ entsprechendes
Maximum aufweist.
Im praktischen Betrieb wird der konstant zu haltende
Wert von P;,b, vorgegeben; ihm entspricht der aus dem
Diagramm zu entnehmende Wert von Pn für den gleichen
Fokussierungsstrom //bjt.
to Im Schaubild nach Fig.2 sind zwei Kurven 3 und 4
dargestellt, die sich aus absoluten Werten für P„6S bzw.
Pu-in Abhängigkeit vom Vorschub der Elektronenkanone
entlang der Schweißlinie oder -naht, d. h. in Abhängigkeil von der Zeit ergeben, wobei die Vorschubge-
t>5 schwindigkeit der Kanone als konstant angenommen
wird, wie im Verlauf eines Schweißvorganges zur Verbindung von zwei Rohren gleichen Querschnitts. Der
Verlauf einer Schweißnaht beginnt folglich bei 0° ent-
sprechend dem Abszissenwert λ und erstreckt sich bis
360° entsprechend dem Abszissenwert λ\ wobei P.„„
mit dem vollen Betrag über diesen Punkt hinaus entsprechend einer Überdeckung der gewünschten
Schweißnaht langer aufrechterhallen wird. Bei der Kurve 4 für Pn ist ebenfalls eine Überdeckung, jedoch von
geringerer Länge, vorhanden.
In Fig. 2 zeigen die ausgezogene Kurve 3 die Änderungen
der absorbierten Leistung /*,/,, über die Länge
des betrachteten Schweißvorganges und die gestrichelte Kurve 4 die Veränderungen der Durchgangslcistung
/V
Bei Beginn des Schweißvorganges an der Stelle λ sind die Leistungen Pn und P11^ noch null. Von diesem Zeitpunkt
an gibt man der Strahlleistung ",„■ eine gewisse
Größe, so daß nun P,/,, entsteht. Die beiden Leistungen
nehmen nun zu. wobei man auf dem Schaubild das Anwachsen von P11In längs der Strecke A-C erkennt. Der
mit y bezeichnete Zeitpunkt entspricht dem Beginn der Durchdringung der zu verschweißenden Bauteile durch
den Elektronenstrahl, d. h. dem Auftreten einer Leistung Pm
Die jeweils miteinander in Beziehung stehenden Zuwächse beider Leistungsanieile P,/,s und Pn entsprechen
den Strecken C-B bzw. C-B', die bis zum Abszissenwert β reichen, wobei der Anstieg der Strecke C-B wesentlich
flacher als derjenige der Strecke A-Cist. Von den Punkten
ß bzw. B' an bleiben die beiden Leistungen im wesentlichen auf konstanten Werten bis zum Punkt D bzw.
D'entsprechend dem Abszissenwert ö.
Von diesem Zeitpunkt an, der das Ende der für die Überdeckung vorgesehenen Zeitdauer und den Beginn
des Abklingens des Elektronenstrahls durch Verringerung von Pur angibt, nimmt die Leistung forllaufend ab.
Zum Zeitpunkt E stellt man fest, daß der Elektronenstrahl die zu verschweißenden Gegenstände nicht mehr
durchdringt. P,/,, nimmt längs der Strecke D-E ab, dem
eine gleichzeitige Abnahme von P1, längs der Strecke
D'-E' entspricht und die definitionsgemäß am Punkt E' zu null wird. Das Abklingen der Leistung P^n erfolgt
längs der Strecke E-F in der Konsequenz der entsprechenden Abnahme von P„>: Die Neigungen der vorbeschriebenen
verschiedenen Strecken sind sämtlich vorbestimmt.
In Fig.3 ist in einem Blockschaltbild der für die
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens maßgebliche Abschnitt einer Vorrichtung dargestellt. Die in
der Vorrichtung verarbeiteten Größen sind die den Stromstärken der Leistungen P„rund Pn proportionalen
Spannungen. An der Stelle 5 ist als Eingang schematisch die Spannung dargestellt, die der Stromstärke der durch
die Schweißstelle hindurchgehenden Leistung Pn entspricht.
Gemäß der Erfindung wird diese Stromstärke von der Bahn des Elektronenstrahls als Meßwert abgewonnen,
wozu man hinter den zu verschweißenden Bauteilen eine Meßeinrichtung anordnet, die aus einer gegebenenfalls
von einem Faraday'sehen Käfig umgebenen, nicht entflammbaren Elektrode besteht, deren Frontseite
eine Öffnung für den Durchgang des Elektronenstrahls enthält.
Der eigentliche Meßvorgang erfolgt mittels eines Widerstandes,
der zwischen der Elektrode und der Masse angeschlossen ist. Der Pluspol der Hochspannungsquelle
der Vorrichtung ist an Masse angeschlossen, während ihr Minuspol mit der Kathode der Elektronenkanone in
Verbindung steht Die der in der beschriebenen Weise gemessenen Stromstärke proprotionale Spannung wird
einer elektronischen Subtraktionseinrichtung 6 zugeführt, an der außerdem ein vorbestimmier Anteil einer
Spannung anliegt, der der gesamten Strahlintensität, d. h. der Strahlleistung P,„ der Elektronenkanone proportional
ist. Der Proportionalitätskoeffizient ist der gleiche wie der für die für Pn repräsentative Spannung.
Der genannte Spannungsanteil ist an der Stelle 9 dargestellt und entspricht dem Ausgang einer elektronischen
Multiplikationseinrichtung 8, der eine Spannung 7 anliegt, welche einer der Leistung P„r entsprechenden
κι Stromstärke proportional ist. Wie weiter oben angegeben,
umfaßt der Spannungsanteil 9 ungefähr 80% derjenigen Spannung, die bei 7 in die Multiplikationseinrichtung
8 zugeführt wird.
Die am Ausgang der Subtraktionseinrichtung 6 erscheinende Spannung 10. die der absorbierten Leistung
/',/„ zugeordnet ist, wird in eine elektronische Vergleichseinrichtung
11 eingeführt, der außerdem an der Stelle 12 der Sollwert für die gleiche Spannung anliegt,
der dem konstant zu haltenden Wert von P^4 entspricht.
Das l'ehlcrsignal. d. h. die Differenz zwischen den beiden der Vergleichseinrichtung 11 zugeführten Spannungen
ist an der Stelle 13 dargestellt und wird nach dem Prinzip der Rückkopplung dem Regelsystem für den
Fokussierungsstrom /,,,; zugeführt, womit die Regelschleife
geschlossen ist und ermöglicht, die Leistung P.,j,, auf einer genau konstanten Höhe aufrechtzuerhalten.
Der Schaltungsaufbau nach Fig. 3 wird vervollständigt
durch eine Begrenzungseinrichtung 16 für das Regelsignal des geregelten Parameters, nämlich des Fokussierungsstroms.
Diese Begrenzung erfolgt insbesondere z.u Beginn eines Schweißvorganges. Das aus dem
Begrenzer 16 abgegebene Signal 17, das während des gesamten Schweißvorganges auf den Strecken von Erreichen
der Punkte D bzw. D' in Fig.2 konstant ist,
wird einer Speichereinrichtung 18 zugeführt, die die Aufgabe hat. die Größe dieses Signals zum genauen
Zeitpunkt ό am Beginn des Abklingvorganges aufrechtzuerhalten.
Bis zu diesem Zeitpunkt sind die Eingangsund Ausgangswerle 17 bis 19 des Speichers 18 einander
gleich und konstant.
Das Signal 19 wird einer Programmiereinrichtung 20 zugeführt, in der die während des mit konstanter Strahlleistung
P11, der Elcktronenstrahlkanone stattfindenden
Betricbsablaufes eingeschaltete Regelung einerseits ersetzt wird durch eine anfängliche Betriebsphase mit ansteigender
Leistung der Elektronenkanone und andererseits durch eine abschließende Betriebsphase mit Abklingen
dieser Leistung. Die Programmiereinrichtung hat folglich die Aufgabe, die in F i g. 2 gezeigten geneigten
Kurvenabschnitte der entsprechenden Betriebsphasen in Abhängigkeit von den verschiedenen Schweißparametern,
von der Lage und Ausrichtung der zu verschweißenden Bauteile sowie von der Zeit festzulegen.
Das Ausgangssignal 21 aus der Programmiereinrichtung 20 wird einem Verstärker 22 zugeführt, der gleichzeitig als SpannungS'/Stromwandler arbeitet Das vom Verstärker 22 abgegebene Signal 22a entspricht genau dem Strom /«,», der der Fokussierungsspule 23 zugeführt wird, deren anderes Ende über einen Widerstand
Das Ausgangssignal 21 aus der Programmiereinrichtung 20 wird einem Verstärker 22 zugeführt, der gleichzeitig als SpannungS'/Stromwandler arbeitet Das vom Verstärker 22 abgegebene Signal 22a entspricht genau dem Strom /«,», der der Fokussierungsspule 23 zugeführt wird, deren anderes Ende über einen Widerstand
M) 24 ebenfalls an den Verstärker 22 angeschlossen ist, wobei
das dem Verstärker 22 benachbarte Ende des Widerstandes an Masse angeschlossen ist. Eine vom anderen
Ende des Widerstandes 24 zum Verstärker 22 zugefühfte
Leitung 26 dient zur Messung des Effektivstroms
Bei einer anderen Ausführungsform ist es möglich, anstelle des Fokussierungsstroms //„* auf die gleiche Art
die Spannung des Wehnelt-Zylinders der Elektronen-
kanone zu regeln. Man kann auf analoge Weise die absorbierte Leistung P:,m auf einen konstanten Sollwert
hin regeln.
F i g. 4 zeigt in einem Diagramm die Ergebnisse, die
bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf ein Metall erzielt werden, dessen chemische Zusammensetzung
oben angegeben ist. Die Kurve 27 zeigt den Verlauf der Stromstärke /,,/ der nicht entflammbaren
Elektrode und veranschaulicht die Änderungen von Pn
in Abhängigkeit der Änderungen von lr„k- Die Stromstärke
lpi ist in Milliampere angegeben. Die Kurve 28
zeigt die Änderungen der Härte des Metalls in Werten von HV 5. Die Kurve 29 entspricht der Schlagzähigkeit,
ausgedrückt in Einheiten Kcv bei —10° C.
Fig.4 läßt deutlich erkennen, daß bei einem Fokussierungsstrom
von /^ ungefähr 2,165 A an der Stelle der eingezeichneten Ordinate 30 die Härte und Schlagzähigekeit
Werte aufweisen, die nahe der möglichen Höchstwerte liegen. An der Sielle 31 ist eine nach beiden
Seiten der Ordinate 30 erweiterte Zone eingczeichnet.
die einen Betriebsbereich darstellt, innerhalb dessen der Fokussierungsstrom /i„; von seinem Optimalwert
abweichen kann und doch noch brauchbare Werte für die Härte und Schlagzähigkeit erzielbar sind.
Um die Regelmöglichkeit des Verfahrens zu verfeinern, kann man auch die Leistungsanteile Pr. P,h und P,
mit berücksichtigen. Zu diesem Zweck werden die entsprechenden Stromstärken gemessen, indem man in die
Bahn des Elektronenstrahls eine erste Elektrode einfügt, die in ihrer Mitte eine öffnung enthält und vor den zu
verschweißenden Bauteilen angeordnet wird, während eine zweite, ebenfalls eine zentrale öffnung enthaltende
Elektrode hinter den zu bearbeitenden Bauteilen angeordnet wird. Beide Elektroden werden untereinander
und auch mit der nicht-entflammbaren Elektrode elek- »
trisch verbunden. Die Messung des den Widerstand der Auffangeinrichtung durchfließenden Stromes ergibt
dann unmittelbar die Summe:
auch unmittelbar hinter den zu verschweißenden Bauteilen einen Schirm einfügen, der eine Öffnung zum
Durchgang des elektronenstrahls enthält und elektrisch an Masse angeschlossen ist, oder auch einen derartigen
Schirm vor den zu verschweißenden Bauteilen einfügen und ihn elektrisch mit der feuerfesten Elektrode verbinden.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Für den gleichen Zweck kann man auch /wischen den
miteinander zu verschweißenden Bauteilen einerseits und der Meßeinrichtung andererseits einen an Masse
angeschlossenen Schirm einfügen, der eine zentrale öff- ·)■->
nung für den Durchgang des hinter der Schweißstelle noch vorhandenen Elektronenstrahls enthält.
Bei einer anderen Variante der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform kann die Eingangsspannung 5 direkt
dem Komparator 11 zugeführt werden, dem an der Siel-
!e 12 der Sollwert für diese gleiche Spannung anliegt,
ohne die Subtraktionseinrichtung 6 und die Multiplikationseinrichtung 8 zwischenzuschalten.
Man kann weiterhin die der Durchgangsleitung des Elektronenstrahls proportionale Spannung messen, die
an den Klemmen eines Widerstandes auftritt, der einen aus einer nicht-brennbaren Elektrode bestehenden und
hinter der Schweißstelle angeordneten Meßfühler mit der Masse verbindet, und diese Spannung direkt einem
Komparator zuführen, dem außerdem der für diese ω Spannung vorbestimmte Sollwert anliegt, während die
weitere Verarbeitung des auf diese Weise erzielten Signals wie vorbeschrieben erfolgt.
Die Genauigkeit der erzielten Ergebnisse läßt sich steigern, indem man die feuerfeste Elektrode mit daran h5
angeschlossenem Faraday'schen Käfig umgibt, der eine Öffnung für den durch die zu verschweißenden Bauteile
hindurchgehenden Elektronenstrahl enthält Man kann
Claims (4)
1. Verfahren zum Regeln eines mitteis einer Elektronenkanone
betriebenen Elektronenstrahl-Schweißvorganges an Werkstücken, bei dem durch
eine erste Messung der aus den Elektronen resultierende Strom gemessen wird, welche die zu verschweißenden
Werkstücke durchquert haben, d a durch
gekennzeichnet,
daß anschließend die Differenz ermittelt wird zwischen dem Ergebnis einer den aus der Elektronenkanone
stammenden gesamten Energiefluß berücksichtigenden zweiten Messung und dem der ersten
Messung,
daß diese Differenz mit einem Sollwert verglichen wire, der nach vorausgegangenen Versuchen festgelegt
worden ist, und daß ein aus dem Vergleich resultierendes Signal derart zur Regelung der Fokussierung
des Elektronenstrahls herangezogen wird, daß die Differenz im wesentlichen dem Sollwert gleicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ergebnis der ersten Messung
Meßwerte über aus reflektierten Elektronen, aus Sekundärelektronen und aus Elektronen thermischen
Ursprungs resultierende Ströme hinzugerechnet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal zur Regelung der Fokussierung
verwendet wird, nachdem es einer Begrenzungseinrichtung zugeleitet worden ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche ! bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal vor seiner
Verwertung zur Fokussierungsregelung einer Speichereinrichtung zugeführt wird, in der sein Signalwert während der Abkling- und der Aufbau bzw.
Entstehungsphasen des Elektionenstrahls gespeichert wird, währenddessen die Fokussierungsregelung
durch ein vorprogrammiertes System erfolgt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7922949A FR2464783A1 (fr) | 1979-09-14 | 1979-09-14 | Procede de soudage par faisceau d'electrons, a regulation par la puissance absorbee ou par la puissance traversante, ainsi que dispositif de mise en oeuvre de ce procede |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3034580A1 DE3034580A1 (de) | 1981-03-19 |
DE3034580C2 true DE3034580C2 (de) | 1984-06-14 |
Family
ID=9229643
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3034580A Expired DE3034580C2 (de) | 1979-09-14 | 1980-09-13 | Verfahren zum Regeln einer Elektronenstrahlschweißung |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4357517A (de) |
JP (1) | JPS5650794A (de) |
AU (1) | AU527019B2 (de) |
BR (1) | BR8005798A (de) |
CA (1) | CA1170726A (de) |
DE (1) | DE3034580C2 (de) |
ES (1) | ES495004A0 (de) |
FR (1) | FR2464783A1 (de) |
GB (1) | GB2060221B (de) |
IT (1) | IT1132833B (de) |
NL (1) | NL8005091A (de) |
NO (1) | NO152925C (de) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2559695B1 (fr) * | 1984-02-20 | 1995-04-21 | Mitsubishi Electric Corp | Procede et appareil pour detecter et reguler la position d'un faisceau electronique de soudage |
JPH08102281A (ja) * | 1994-09-30 | 1996-04-16 | Mitsubishi Electric Corp | 電子ビーム加工装置 |
US6615470B2 (en) * | 1997-12-15 | 2003-09-09 | General Electric Company | System and method for repairing cast articles |
JPH11179565A (ja) * | 1997-12-19 | 1999-07-06 | Komatsu Ltd | 半導体材料の溶接方法 |
US6844520B2 (en) * | 2002-09-26 | 2005-01-18 | General Electric Company | Methods for fabricating gas turbine engine combustors |
US9535100B2 (en) | 2012-05-14 | 2017-01-03 | Bwxt Nuclear Operations Group, Inc. | Beam imaging sensor and method for using same |
US9383460B2 (en) | 2012-05-14 | 2016-07-05 | Bwxt Nuclear Operations Group, Inc. | Beam imaging sensor |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1347111A (fr) * | 1961-11-18 | 1963-12-27 | Zeiss Carl | Procédé et appareillage pour la focalisation automatique du faisceau de particules électrisées dans les instruments destinés au travail d'un matériau au moyen d'un faisceau de particules électrisées |
NL285495A (de) * | 1961-11-18 | |||
DE1803456B2 (de) * | 1966-05-14 | 1971-07-22 | Energiestrahl schweiss und schneidverfahren | |
FR1540959A (fr) * | 1966-07-14 | 1968-10-04 | Procédé de soudage par faisceau électronique, ainsi que les appareils pour la mise en oeuvre de ce procédé ou procédé similaire | |
DE1299488C2 (de) * | 1966-07-19 | 1977-01-27 | BiIz, Otto, 7302 Nellingen | Auf einen spindelkopf aufbringbares schnellwechselfutter fuer eine das werkzeug aufnehmende, in den spindelkopf drehfest einsetzbare stellhuelse |
FR1593088A (de) * | 1968-10-25 | 1970-05-25 | ||
DE2016960A1 (de) * | 1969-04-16 | 1970-11-05 | The Director of National Research Institute for Metals, Tokyo | Verfahren zur Erfassung der Arbeitsbedingungen eines Werkstücks |
DE2013950C3 (de) * | 1970-03-24 | 1975-02-20 | Steigerwald Strahltechnik Gmbh, 8000 Muenchen | Verfahren zum Verändern der Fokuslage längs der Strahlachse eines zum Schweißen dienenden Elektronenstrahls |
US4127762A (en) * | 1974-09-24 | 1978-11-28 | Paton Boris E | Method for controlling and stabilizing fusion depth in electron-beam welding and device for effecting same |
FR2289956A1 (fr) * | 1974-10-29 | 1976-05-28 | Steigerwald Strahltech | Dispositif de regulation du courant de faisceau dans un appareil a faisceau de porteurs de charge industriel |
JPS542952A (en) * | 1977-06-10 | 1979-01-10 | Hitachi Ltd | Method and apparatus for electron beam welding |
JPS5451098A (en) * | 1977-09-30 | 1979-04-21 | Nippon Electron Optics Lab | Charged particle beam apparatus |
US4309589A (en) * | 1978-07-25 | 1982-01-05 | National Research Institute For Metals | Method and apparatus for electron beam welding |
DD139102B1 (de) * | 1978-10-03 | 1984-02-01 | Mauer Karl Otto Dr Ing | Verfahren zur ermittlung und kontrolle der wirkung energiereicher ladungstraegerstrahlen auf werkstoffe und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
DD139103B1 (de) * | 1978-10-03 | 1984-08-01 | Mauer Karl Otto Dr Ing | Verfahren zur kontrolle und prozessabhaengigen regelung der geometrischen abmessungen mittels durch energiereiche ladungstraegerstrahlen erzeugter schmelzbaeder |
JPS55144389A (en) * | 1979-04-27 | 1980-11-11 | Hitachi Ltd | Method and apparatus for electron beam welding |
DD143146A2 (de) * | 1979-05-16 | 1980-08-06 | Mauer Karl Otto | Verfahren und einrichtungen zur prozessstabilisierung beim bearbeiten mit ladungstraegerstrahlen |
-
1979
- 1979-09-14 FR FR7922949A patent/FR2464783A1/fr active Granted
-
1980
- 1980-09-03 GB GB8028407A patent/GB2060221B/en not_active Expired
- 1980-09-10 NL NL8005091A patent/NL8005091A/nl active Search and Examination
- 1980-09-10 AU AU62197/80A patent/AU527019B2/en not_active Ceased
- 1980-09-11 US US06/186,071 patent/US4357517A/en not_active Expired - Lifetime
- 1980-09-11 BR BR8005798A patent/BR8005798A/pt unknown
- 1980-09-12 CA CA000360150A patent/CA1170726A/fr not_active Expired
- 1980-09-12 IT IT24641/80A patent/IT1132833B/it active
- 1980-09-12 ES ES495004A patent/ES495004A0/es active Granted
- 1980-09-12 NO NO802723A patent/NO152925C/no unknown
- 1980-09-13 DE DE3034580A patent/DE3034580C2/de not_active Expired
- 1980-09-16 JP JP12844080A patent/JPS5650794A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU527019B2 (en) | 1983-02-10 |
IT1132833B (it) | 1986-07-09 |
ES8105607A1 (es) | 1981-06-16 |
US4357517A (en) | 1982-11-02 |
DE3034580A1 (de) | 1981-03-19 |
GB2060221A (en) | 1981-04-29 |
NO802723L (no) | 1981-03-16 |
AU6219780A (en) | 1981-03-19 |
JPH0255154B2 (de) | 1990-11-26 |
BR8005798A (pt) | 1981-03-24 |
NL8005091A (nl) | 1981-03-17 |
FR2464783B1 (de) | 1983-06-03 |
GB2060221B (en) | 1983-09-01 |
CA1170726A (fr) | 1984-07-10 |
NO152925C (no) | 1985-12-18 |
ES495004A0 (es) | 1981-06-16 |
NO152925B (no) | 1985-09-09 |
JPS5650794A (en) | 1981-05-08 |
FR2464783A1 (fr) | 1981-03-20 |
IT8024641A0 (it) | 1980-09-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0013573B1 (de) | Verfahren und Einrichtung zur Positionsregelung eines Ladungsträgerstrahls in einer Ladungsträgerstrahl-Werkzeugmaschine | |
DE2906245C3 (de) | Drahtelektrode für das funkenerosive Schneiden | |
DE2631250C3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur selbsttätigen Führung eines Schweißbrenners auf Schweißfugenmitte | |
DE2004688C3 (de) | Selbsttätige Steuerung für Plasma-Schweißeinrichtungen | |
DE69131932T2 (de) | Abstandsteuerverfahren einer Plasmaschneidmaschine | |
DE3007826A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum erzeugen eines plasmas | |
DE3875539T2 (de) | Automatisches lichtbogen-schweissverfahren. | |
DE3034580C2 (de) | Verfahren zum Regeln einer Elektronenstrahlschweißung | |
DE3875413T2 (de) | Automatisches lichtbogen-schweissverfahren. | |
DE1916838A1 (de) | Kernschweisselektrode zum automatischen Schweissen in anomaler Stellung | |
EP3755490B1 (de) | Lichtbogenschweissverfahren mit einem abschmelzenden schweissdraht | |
EP0307442B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur regelung von widerstands- oder lichtbogen-schweissvorgängen | |
DE1615161C3 (de) | Elektrode und Verfahren zum Schweißen mit elektromagnetisch gerichtetem Lichtbogen | |
DE69203408T2 (de) | Antikorrosionsvorrichtung fur elektroentladungsbearbeiten. | |
DE1790146B2 (de) | Verfahren zur Konstanthaltung des Arbeltsspaltes in einer elektrolytischen Bearbeitungsvorrichtung | |
DE3139405C2 (de) | ||
DE3043632A1 (de) | Roentgengenerator zur speisung einer roentgenroehre mit einem zwischen ihrer anode und ihrer kathode befindlichen mit masse verbundenen mittelteil | |
DE1208428B (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Regelung einer elektrischen Entladung | |
DE3134062C2 (de) | Verfahren und Anordnung zur Regelung der Lichtbogenlänge beim Vakuumlichtbogenschmelzen und der Eintauchtiefe beim Elektroschlacke-Umschmelzen von Abschmelzelektroden in elektrometallurgischen Öfen | |
DE2332070B2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Plasma-MIG-Schweißen | |
DE2559369C3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Abbrenngeschwindigkeit beim Widerstandsstumpfschweißen | |
DE2305276C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Überzügen auf Kohlenstoff-Werkstücken | |
DE1900856B2 (de) | Verfahren zur automatischen regelung der gleichstromlicht bogenschweissung duenner bleche | |
AT303893B (de) | Analoge Schweißstromregeleinrichtung | |
DE3517015C2 (de) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: TOTAL COMPAGNIE FRANCAISE DES PETROLES, PARIS, FR |
|
8365 | Fully valid after opposition proceedings | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |