RU2237557C2 - Способ электронно-лучевой сварки - Google Patents
Способ электронно-лучевой сварки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2237557C2 RU2237557C2 RU2002133756A RU2002133756A RU2237557C2 RU 2237557 C2 RU2237557 C2 RU 2237557C2 RU 2002133756 A RU2002133756 A RU 2002133756A RU 2002133756 A RU2002133756 A RU 2002133756A RU 2237557 C2 RU2237557 C2 RU 2237557C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electron beam
- welding
- penetration
- electric current
- melting
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
Abstract
Изобретение относится к сварке, в частности к способу электронно-лучевой сварки, и может найти применение при изготовлении ответственных конструкций в различных отраслях машиностроения. Сварку осуществляют со сквозным проплавлением и релейным регулированием процесса путем уменьшения тока электронного пучка при появлении сквозного проплавления и увеличения его при переходе в режим частичного проплавления. В процессе сварки регистрируют ток коллектора электронов, установленного над зоной сварки и находящегося под положительным потенциалом относительно изделия. В качестве информационных параметров, характеризующих момент сквозного проплавления, используют амплитуду колебаний составляющих спектра вторичного тока. Одновременно с регистрацией тока коллектора электронов осуществляют осцилляцию электронного пучка по круговой или Х-образной траектории, и амплитуду колебаний составляющих спектра вторичного тока используют в диапазонах 200-1000 Гц и 3-50 кГц. Появление сквозного проплавления определяют по одновременному снижению амплитуд составляющих спектра в указанных диапазонах или по снижению амплитуды одной из составляющих спектра вторичного тока. Способ обеспечивает существенное повышение точности и надежности регулирования процессов сварки со сквозным проплавлением изделий толщиной 5-40 мм. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области электронно-лучевой сварки и может быть использовано в установках для электронно-лучевой сварки.
Известен способ электронно-лучевой сварки с регулированием мощности электронного пучка, при котором осуществляют сравнение опорного сигнала с сигналом, получаемым на коллекторе электронов при сквозном проплавлении детали, и по результирующему сигналу производят выбор параметров электронного луча [1]. При данном способе коллектор электронов устанавливают под свариваемым изделием. Способ позволяет с высокой точностью выбрать параметры электронного пучка, обеспечивающие качественное формирование наружного и корневого валиков при электронно-лучевой сварке металлов со сквозным проплавлением.
Недостатком этого способа является необходимость свободного доступа под свариваемое изделие, который не всегда имеется в производственных условиях.
Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ электронно-лучевой сварки [2], при котором осуществляют релейное регулирование процесса электронно-лучевой сварки со сквозным проплавлением, уменьшая ток электронного пучка при появлении сквозного проплавления и увеличивая его при переходе в режим частичного проплавления, а информацию о моменте сквозного проплавления получают с помощью заземленного коллектора электронов, расположенного над свариваемым изделием. В качестве информационных параметров, характеризующих момент сквозного проплавления, используются постоянная составляющая, амплитуда и частота переменной составляющей сигнала тока отраженных электронов. Для повышения достоверности работы вводится обнаружение по двум или трем параметрам. Данный способ выбран в качестве прототипа.
Недостатком известного способа является низкая точность регулирования при электронно-лучевой сварке металлов толщиной более 10 мм.
Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым изобретением, - сварку осуществляют со сквозным проплавлением и релейным регулированием процесса путем уменьшения тока электронного пучка при появлении сквозного проплавления и увеличения его при переходе в режим частичного проплавления, при этом в процессе сварки регистрируют ток коллектора электронов, установленного над зоной сварки и находящегося под положительным потенциалом относительно изделия, а в качестве информационных параметров, характеризующих момент сквозного проплавления, используют амплитуды колебаний составляющих спектра вторичного тока.
Задачей изобретения является повышение точности и надежности регулирования процесса электронно-лучевой сварки со сквозным проплавлением изделий толщиной 5...40 мм.
Поставленная задача достигается тем, что в известном способе электронно-лучевой сварки, при котором сварку осуществляют со сквозным проплавлением и релейным регулированием процесса путем уменьшения тока электронного пучка при появлении сквозного проплавления и увеличения его при переходе в режим частичного проплавления, при этом в процессе сварки регистрируют ток коллектора электронов, установленного над зоной сварки и находящегося под положительным потенциалом относительно изделия, а в качестве информационных параметров, характеризующих момент сквозного проплавления, используют амплитуды колебаний составляющих спектра вторичного тока, одновременно с регистрацией тока коллектора электронов осуществляют осцилляцию электронного пучка по круговой или Х-образной траектории и используют амплитуду составляющих спектра вторичного тока в диапазонах 200...1000 Гц и 3...50 кГц, при этом появление сквозного проплавления определяют по одновременному снижению амплитуд составляющих спектра в указанных диапазонах или по снижению амплитуды одной из составляющих спектра вторичного тока.
Отличие предлагаемого способа от способа по прототипу состоит в том, что одновременно с регистрацией тока коллектора электронов осуществляют осцилляцию электронного пучка по круговой или Х-образной траектории и используют амплитуду составляющих спектра вторичного тока в диапазонах 200... 1000 Гц и 3...50 кГц, при этом появление сквозного проплавления определяют по одновременному снижению амплитуд составляющих спектра в указанных диапазонах или по снижению амплитуды одной из составляющих спектра вторичного тока.
Отличительные признаки в совокупности с известными обеспечивают повышение точности и надежности регулирования процесса электронно-лучевой сварки со сквозным проплавлением изделий толщиной 5...40 мм.
На фиг.1 представлена блок-схема устройства для осуществления способа. В установке для электронно-лучевой сварки, содержащей электронную пушку 1 с отклоняющими катушками 2 и коллектор 3 электронов для регистрации вторичного тока, в процессе сварки с помощью блока 4 производят осцилляцию электронного пучка по круговой или Х-образной траектории и регистрируют вторичный ток в цепи, содержащей источник 5 напряжения смещения и резистор 6 нагрузки, последовательно подключенные к коллектору 3 электронов. Напряжение с резистора 6 нагрузки, пропорциональное величине вторичного тока, обрабатывается полосовыми фильтрами 7, 8 с целью выделения из спектра колебаний вторичного тока составляющих с частотами в диапазонах 200... 1000 Гц и 3...50 кГц соответственно. Сигналы с выходов фильтров 7, 8 поступают на амплитудные детекторы 9, 10. После амплитудного детектирования сигналы с выходов амплитудных детекторов 9, 10 поступают на входы блока управления 11, который регулирует ток электронного луча с помощью блока 12 управления током луча.
Способ осуществляется следующим образом. На первом этапе экспериментально определяют значение тока луча Iл_скв, обеспечивающее гарантированное начало сквозного проплавления для заданной толщины металла. Далее, также экспериментально, определяют значение тока луча Iл_не_скв, наиболее близкое к Iл_скв, при котором сквозное проплавление металла данной толщины прекращается. Сварочный цикл начинается при токе луча, равном Iл_не_скв. В этот период регистрируются и запоминаются значения амплитуды колебаний тока коллектора в диапазоне 200...1000 Гц Iк_низк и в диапазоне 3...50 кГц Iк_высок. Далее ток луча ступенчато увеличивается до значения Iл_скв, что приводит к появлению сквозного проплавления. Момент появления сквозного проплавления определяют по снижению амплитуд составляющих спектра вторичного тока в диапазонах 200...1000 Гц и (или) 3...50 кГц ниже определенных уровней 
и (или) 
задаваемых в процентах от Iк_низк и Iк_высок соответственно. При появлении сквозного проплавления ток луча ступенчато снижается до величины Iл_не_скв, что через некоторое время приводит к прекращению сквозного проплавления. Момент прекращения сквозного проплавления определяют по увеличению амплитуд составляющих спектра вторичного тока в диапазонах 200...1000 Гц и (или) 3...50 кГц выше значений 
и (или) 
. Далее процесс повторяется, начиная с увеличения тока луча до величины, равной Iл_скв.
Экспериментальное опробование способа осуществлялось на электронно-лучевой сварочной установке ЭЛА-60/60 при использовании образцов толщины 15 мм из стали 12Х18Н10Т. Развертка электронного пучка по круговой и Х-образной траектории с частотой 330 Гц осуществлялась от внешнего генератора разверток электронного луча. Сигнал с коллектора электронов, установленного над зоной сварки, обрабатывался с помощью компьютерной информационно-измерительной системы на базе IBM-совместимого компьютера, оснащенного многоканальным аналого-цифровым интерфейсом. После обработки сигнала с коллектора компьютерная система формировала управляющий сигнал на блок управления током луча, уменьшая его при появлении сквозного проплавления и увеличивая при переходе в режим частичного проплавления.
На фиг.2 показано изменение амплитуды колебаний составляющих спектра вторичного тока с частотами в диапазоне 2,5...20 кГц (а), 200...1000 Гц (б) и на частоте осцилляции (в) при выполнении сварочного прохода с осцилляцией электронного пучка по образцу толщиной 25 мм с участком, толщина металла на котором составляла 17 мм. Зафиксированное время начала сквозного проплавления - 5,2 с.
На фиг.3 показано изменение амплитуды колебаний составляющих спектра вторичного тока с частотами в диапазоне 2,5...20 кГц (а), 200...1000 Гц (б) во время прохождения аналогичного образца при электронно-лучевой сварке без осцилляции электронного пучка.
Сварочные режимы выбирались таким образом, чтобы частичное проплавление на основном участке образца сменялось сквозным во время прохождения участка с уменьшенной толщиной металла. Видно, что во время электронно-лучевой сварки без осцилляции при используемой толщине металла амплитуда вторично-эмиссионного тока во время появления сквозного проплавления практически не изменялась. В то же время амплитуды колебаний с частотами в диапазонах 200...1000 Гц и 3...50 кГц, а также амплитуда составляющей на частоте осцилляции во время электронно-лучевой сварки с осцилляцией пучка резко снижались при появлении сквозного проплавления. Таким образом, применение осцилляции увеличивает уровень информационного сигнала, характеризующего появление сквозного проплавления. Это связано с возрастанием поперечных размеров нижних областей канала проплавления, и соответственно, увеличением интенсивности потока плазмы, покидающей канал проплавления с нижней стороны свариваемого металла при сквозном проплавлении.
Предлагаемый способ по сравнению с прототипом обеспечивает существенное повышение точности и надежности регулирования процессов электронно-лучевой сварки со сквозным проплавлением изделий толщиной 5-40 мм благодаря увеличению уровня полезного сигнала за счет регистрации тока коллектора электронов, установленного над зоной сварки и находящегося под положительным потенциалом относительно изделия с одновременной осцилляцией электронного пучка по круговой или Х-образной траектории, и использования в качестве информационных параметров, характеризующих момент сквозного проплавления, амплитуд колебаний составляющих спектра вторичного тока в диапазонах 200...1000 Гц и 3...50 кГц.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №1106097, кл. В 23 К 15/002.
2. Обработка вторичных излучений для контроля и управления процессом электронно-лучевой сварки. / В.А.Батухтин, В.В.Башенко. // Автоматическое управление технологическим процессом электронно-лучевой сварки: Сб. науч. тр. - Киев: ИЭС им. Е.О.Патона, 1987. - с.64-74.
Claims (1)
- Способ электронно-лучевой сварки, при котором электронно-лучевую сварку осуществляют со сквозным проплавлением и релейным регулированием процесса путем уменьшения тока электронного пучка при появлении сквозного проплавления и увеличения его при переходе в режим частичного проплавления, при этом в процессе сварки регистрируют ток коллектора электронов, установленного над зоной сварки и находящегося под положительным потенциалом относительно изделия, а в качестве информационных параметров, характеризующих момент сквозного проплавления, используют амплитуду колебаний составляющих спектра вторичного тока, отличающийся тем, что одновременно с регистрацией тока коллектора электронов осуществляют осцилляцию электронного пучка по круговой или Х-образной траектории, и амплитуду колебаний составляющих спектра вторичного тока используют в диапазонах 200-1000 Гц и 3-50 кГц, при этом появление сквозного проплавления определяют по одновременному снижению амплитуд составляющих спектра в указанных диапазонах или по снижению амплитуды одной из составляющих спектра вторичного тока.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002133756A RU2237557C2 (ru) | 2002-12-15 | 2002-12-15 | Способ электронно-лучевой сварки |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002133756A RU2237557C2 (ru) | 2002-12-15 | 2002-12-15 | Способ электронно-лучевой сварки |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002133756A RU2002133756A (ru) | 2004-06-27 |
| RU2237557C2 true RU2237557C2 (ru) | 2004-10-10 |
Family
ID=33537362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002133756A RU2237557C2 (ru) | 2002-12-15 | 2002-12-15 | Способ электронно-лучевой сварки |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2237557C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2494846C2 (ru) * | 2012-01-11 | 2013-10-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ электронно-лучевой сварки |
-
2002
- 2002-12-15 RU RU2002133756A patent/RU2237557C2/ru active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2494846C2 (ru) * | 2012-01-11 | 2013-10-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ электронно-лучевой сварки |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6713757B2 (en) | Controlling the temporal response of mass spectrometers for mass spectrometry | |
| KR20110038650A (ko) | 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 장치에서의 방전상태 감시 방법 | |
| US7423277B2 (en) | Ion beam monitoring in an ion implanter using an imaging device | |
| CN107225337A (zh) | 用于在工件的热辅助刺穿时进行刺穿识别的方法和装置 | |
| US4127762A (en) | Method for controlling and stabilizing fusion depth in electron-beam welding and device for effecting same | |
| RU2237557C2 (ru) | Способ электронно-лучевой сварки | |
| US8207495B2 (en) | Quadrupole mass spectrometer | |
| US4021636A (en) | Beam current control device for a technical corpuscular beam apparatus | |
| US10933490B2 (en) | Metal sublayer sensing in multi-layer workpiece hole drilling | |
| RU2704682C1 (ru) | Способ электронно-лучевой наплавки с контролем положения присадочной проволоки относительно электронного луча (варианты) | |
| EP2888070B1 (en) | Method of operational control of electron beam welding based on the synchronous integration method | |
| CN111492457B (zh) | 带电粒子束装置 | |
| RU2750921C1 (ru) | Способ управления процессом высокочастотной сварки трубной заготовки | |
| RU2183153C2 (ru) | Способ электронно-лучевой сварки | |
| RU2532626C1 (ru) | Способ электронно-лучевой сварки | |
| Trushnikov et al. | Controlling the electron beam focus regime and monitoring the keyhole in electron beam welding | |
| JPH0227699A (ja) | 高周波四重極加速器における加速エネルギ制御方法 | |
| RU2148484C1 (ru) | Способ электронно-лучевой сварки | |
| GB2466198A (en) | Spark generator for optical emission spectroscopy | |
| JP2619403B2 (ja) | プラズマ処理装置およびプラズマ処理終点判定方法 | |
| WO2019124377A1 (ja) | レベル計測方法およびレベル計測装置 | |
| RU2024372C1 (ru) | Способ электронно-лучевой сварки и устройство для его осуществления | |
| Trushnikov | Electron Beam Welding In-Process Control and Monitoring | |
| RU2567962C2 (ru) | Способ управления фокусировкой луча при электронно-лучевой сварке металлов и устройство для его осуществления | |
| RU2113954C1 (ru) | Способ электронно-лучевой сварки |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20130918 |