RU2534183C1 - Electron-beam welding method of heterogeneous metal materials - Google Patents

Electron-beam welding method of heterogeneous metal materials Download PDF

Info

Publication number
RU2534183C1
RU2534183C1 RU2013125682/02A RU2013125682A RU2534183C1 RU 2534183 C1 RU2534183 C1 RU 2534183C1 RU 2013125682/02 A RU2013125682/02 A RU 2013125682/02A RU 2013125682 A RU2013125682 A RU 2013125682A RU 2534183 C1 RU2534183 C1 RU 2534183C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
joint
electron beam
angle
welded
electron
Prior art date
Application number
RU2013125682/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Карпович Драгунов
Андрей Петрович Слива
Алексей Леонидович Гончаров
Максим Владимирович Чепурин
Original Assignee
федеративное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ")
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеративное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ") filed Critical федеративное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ")
Priority to RU2013125682/02A priority Critical patent/RU2534183C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2534183C1 publication Critical patent/RU2534183C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: method involves the direction of an electron beam to a welded joint on its face side. The electron beam is diverted during welding towards the material with a negative thermoelectric potential at an acute angle φ(0) to the joint. A provision is made for the diversion from the joint of a beam axis on the reverse side of the welded part under an action of magnetic fields of thermoelectric currents at an angle equal to the above angle φ(0). The value of the angle φ(0) is determined depending on a charge and mass of an electron accelerating voltage, magnetic induction on the joint surface, thickness of the welded part and a coefficient considering parameters of the joint and heating temperature for each pair of heterogeneous materials.
EFFECT: invention allows improving the quality of weld joints from heterogeneous metals and alloys of large thickness with no lacks of penetration throughout the joint thickness.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, и предназначено для создания неразъемных соединений методом электронно-лучевой обработки, в частности к технологии электронно-лучевой сварки стыковых соединений разнородных металлов или сплавов и может быть использовано в различных отраслях промышленности.The invention relates to the field of engineering, and is intended for the creation of permanent joints by electron beam processing, in particular to the technology of electron beam welding of butt joints of dissimilar metals or alloys and can be used in various industries.

Известен способ электронно-лучевой сварки разнородных сплавов (см. Драгунов В.К., Чепурин М.В. ЭЛС разнородных сплавов в условиях генерации термоэлектрических токов // Сварочное производство. 2001. №12. С.8-16), который заключается в изменении пространственных параметров электронного пучка, за счет смещения оси пучка относительно стыка в направлении, противоположном его отклонению магнитным полем термоэлектрических токов.A known method of electron beam welding of dissimilar alloys (see Dragunov V.K., Chepurin M.V. ELS of dissimilar alloys under conditions of thermoelectric current generation // Welding production. 2001. No. 12. P.8-16), which consists in changes in the spatial parameters of the electron beam due to the displacement of the beam axis relative to the joint in the direction opposite to its deflection by the magnetic field of thermoelectric currents.

Однако применение данного способа для материалов толщиной более 15 мм не обеспечивает качественного формирования швов, так как приводит к образованию непроваров по толщине сварного соединения.However, the application of this method for materials with a thickness of more than 15 mm does not provide high-quality formation of welds, as it leads to the formation of imperfections in the thickness of the welded joint.

Наиболее близким к изобретению является способ сварки, при котором осуществляют одновременное проплавление стыка свариваемых деталей электронным пучком и соосно расположенным с ним дуговым разрядом. При этом электронный пучок направляют с лицевой стороны стыка, создают магнитное поле дугового разряда и формируют заданную геометрию электронного пучка и канала проплавления, причем электронный пучок отклоняют по толщине деталей в требуемом направлении на заданную величину (см. Патент РФ №2174067, МПК В23К 28/02, В23К 15/00, опубл. 27.09.2001). Магнитное поле токов дуги, растекающихся по изделию, изменяет геометрию электронного пучка, следовательно, и форму канала проплавления.Closest to the invention is a welding method in which the joint of the welded parts is simultaneously melted by an electron beam and an arc discharge coaxially located with it. In this case, the electron beam is directed from the front side of the joint, an magnetic field of the arc discharge is created and the specified geometry of the electron beam and the penetration channel is formed, and the electron beam is deflected by the thickness of the parts in the required direction by the specified value (see RF Patent No. 2174067, IPC V23K 28 / 02, V23K 15/00, publ. 09/27/2001). The magnetic field of the arc currents spreading over the product changes the geometry of the electron beam, and therefore, the shape of the penetration channel.

Регулируя величину и направление этих токов, можно получать требуемую геометрию электронного пучка, что позволяет сваривать пространственные криволинейные стыки, а также управлять составом металла шва при сварке разнородных материалов.By adjusting the magnitude and direction of these currents, it is possible to obtain the required geometry of the electron beam, which makes it possible to weld spatial curved joints, as well as to control the composition of the weld metal when welding dissimilar materials.

Недостатком такого технического решения является: сложность формирования дугового разряда и направления его точно в стык свариваемых изделий; необходимость создания магнитного потока требуемой плотности по толщине сварного соединения. Поэтому не обеспечиваются требуемые пространственные параметры пучка, а, следовательно, не достигаются требуемые степень проплавления кромок свариваемых материалов и качество сварных соединений большой толщины. Кроме того, способ технически сложен в исполнении.The disadvantage of this technical solution is: the difficulty of forming an arc discharge and directing it exactly to the joint of the welded products; the need to create a magnetic flux of the required density over the thickness of the welded joint. Therefore, the required spatial parameters of the beam are not provided, and, therefore, the required degree of penetration of the edges of the welded materials and the quality of the welded joints of large thickness are not achieved. In addition, the method is technically difficult to perform.

Особенностью сварки разнородных материалов, является то, что под воздействием нагрева в стыке образуются термоэлектрические токи, которые создают магнитное поле на поверхности и в области стыка свариваемой детали, изменяющее траекторию электронов пучка по толщине стыка, что приводит к образованию непроваров в свариваемом соединении. Именно поэтому, термоэлектрические токи и образуемые ими магнитное поле, необходимо компенсировать, либо предварительно направлять электронный пучок в стык, так чтобы устранить отклонение электронного пучка по толщине стыка.A feature of welding dissimilar materials is that under the influence of heating, thermoelectric currents are formed in the joint, which create a magnetic field on the surface and in the joint area of the welded part, which changes the path of the beam electrons along the joint thickness, which leads to the formation of imperfections in the welded joint. That is why, thermoelectric currents and the magnetic field formed by them, it is necessary to compensate, or first send the electron beam to the joint, so as to eliminate the deviation of the electron beam along the thickness of the joint.

Техническим результатом изобретения является повышение качества сварных соединений из разнородных металлов и сплавов при сварке деталей большой толщины, с отсутствием непроваров по толщине стыка.The technical result of the invention is to improve the quality of welded joints of dissimilar metals and alloys when welding parts of large thickness, with the absence of lack of penetration in the joint thickness.

Это достигается тем, что в известном способе электронно-лучевой сварки, включающем направление электронного пучка с лицевой стороны стыка и отклонение его по толщине свариваемой детали в требуемом направлении на заданную величину, формируя необходимую геометрию электронного пучка и канала проплавления, в процессе сварки электронный пучок отклоняют в сторону материала с отрицательным термоэлектрическим потенциалом под острым углом φ(0) к стыку, при котором под воздействием магнитных полей термоэлектрических токов, отклонение оси пучка от стыка с обратной стороны свариваемой детали совпадают, а величина угла φ(0) вычислают из условия:This is achieved by the fact that in the known method of electron beam welding, including the direction of the electron beam from the front side of the joint and its deviation through the thickness of the part to be welded in the desired direction by a predetermined amount, forming the necessary geometry of the electron beam and the penetration channel, the electron beam is rejected during welding towards the material with negative thermoelectric potential at an acute angle φ (0) to the joint, at which the beam axis deviates under the influence of magnetic fields of thermoelectric currents from a junction with the reverse side of the same workpiece, and the angle φ (0) vychislayut of conditions:

ϕ ( 0 ) = ( e ¯ 2 m U ) 0.5 B x ( 0 ) ( 1 k + δ 6 )

Figure 00000001
, ϕ ( 0 ) = ( e ¯ 2 m U ) 0.5 B x ( 0 ) ( one k + δ 6 )
Figure 00000001
,

где e ¯

Figure 00000002
и m - заряд и масса электрона, U - ускоряющее напряжение, Вх(0) - магнитная индукция на поверхности стыка, δ - толщина свариваемой детали, k -коэффициент, определяемый экспериментально, для каждой пары разнородных материалов, параметров стыка и температуры нагрева.Where e ¯
Figure 00000002
and m is the charge and mass of the electron, U is the accelerating voltage, V x (0) is the magnetic induction on the surface of the joint, δ is the thickness of the part to be welded, k is the coefficient determined experimentally for each pair of dissimilar materials, the parameters of the joint and the heating temperature.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показано изменение траектории осевого электрона пучка в магнитном поле термоэлектрических токов, протекающих по свариваемым деталям из разнородных материалов, на фиг.2 приведена схема, показывающая техническую реализацию данного способа сварки.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a change in the trajectory of an axial electron beam in a magnetic field of thermoelectric currents flowing through parts to be welded from dissimilar materials, Fig. 2 is a diagram showing the technical implementation of this welding method.

Для обеспечения требуемого качества сварных соединений разнородных сталей и сплавов необходимо учитывать изменение пространственных параметров пучка под воздействием электрических и магнитных полей, которые формируются в канале проплавления и пространстве дрейфа электронов пучка и обусловлены термоэлектрическими и электромагнитными явлениями, проходящими в процессе сварки. В отсутствие сильноточных внешних источников для предварительно размагниченных материалов термоэлектрические токи являются основным источником магнитного поля, продольная составляющая которого имеет практически линейное распределение по глубине парогазового канала (0≤z≤δ), достигает экстремальных значений на его противоположных концах и определяется из соотношения:To ensure the required quality of welded joints of dissimilar steels and alloys, it is necessary to take into account the change in the spatial parameters of the beam under the influence of electric and magnetic fields, which are formed in the penetration channel and the space of electron beam drift and are caused by thermoelectric and electromagnetic phenomena that occur during the welding process. In the absence of high-current external sources for pre-demagnetized materials, thermoelectric currents are the main source of magnetic field, the longitudinal component of which has an almost linear distribution over the depth of the vapor-gas channel (0≤z≤δ), reaches extreme values at its opposite ends and is determined from the relation:

B x m ( z ) B x m ( 0 ) ( 1 2 z / δ ) ( 1 )

Figure 00000003
B x m ( z ) B x m ( 0 ) ( one - 2 z / δ ) ( one )
Figure 00000003

Над поверхностью свариваемых деталей в пространстве дрейфа электронов (z≤0) продольная стыку составляющая индукции поля убывает по зависимости близкой к экспоненциальной:Above the surface of the welded parts in the electron drift space (z≤0), the longitudinal junction of the field induction component decreases according to an exponential dependence:

B x m ( z ) B x m ( 0 ) e k z , ( 2 )

Figure 00000004
B x m ( z ) B x m ( 0 ) e k z , ( 2 )
Figure 00000004

где k=60… 70 м-1 - коэффициент, определяемый экспериментально, для каждой пары разнородных материалов, параметров стыка и температуры нагрева.where k = 60 ... 70 m -1 is the coefficient determined experimentally for each pair of dissimilar materials, joint parameters and heating temperature.

При этом направление вектора магнитной индукции Bxm(z) поля термоэлектрических токов определяется знаком относительной термоэдс свариваемой пары материалов.The direction of the magnetic induction vector B xm (z) of the field of thermoelectric currents is determined by the sign of the relative thermopower of the welded pair of materials.

При ЭЛС разнородных материалов магнитное поле термоэлектрических токов Bxm(z), изменяя свой знак по толщине сварного соединения, отклоняет электронный пучок до полутолщины соединения в сторону материала с положительным термоэлектрическим потенциалом, а затем в противоположную сторону (см. фиг.1). При этом углы отклонения осевого электрона пучка от первоначального направления в вершине и в корне канала проплавления равны θ(0)=θ(δ), а точка перегиба его траектории находится на половине глубины канала. Такие пространственные параметры пучка, как правило, приводят к образованию непроваров по толщине изделия. В связи с этим необходимо проводить коррекцию этих параметров.When ELS of dissimilar materials, the magnetic field of thermoelectric currents B xm (z), changing its sign along the thickness of the welded joint, deflects the electron beam to half the thickness of the joint in the direction of the material with positive thermoelectric potential, and then in the opposite direction (see figure 1). In this case, the angles of deviation of the axial electron of the beam from the initial direction at the apex and in the root of the penetration channel are θ (0) = θ (δ), and the inflection point of its path is half the channel depth. Such spatial parameters of the beam, as a rule, lead to the formation of imperfections along the thickness of the product. In this regard, it is necessary to carry out the correction of these parameters.

Улучшение коррекции сводится к обеспечению на входе в изделие такого угла наклона пучка к стыку φ(0), при котором отклонение пучка в вершине и корне шва (на лицевой и нижней поверхности стыка) отсутствует, т.е. ψ(0)=ψ(δ)≈0. Такое условие выполняется при повороте прямой CD, соединяющей точки входа в деталь и выхода из нее осевого электрона пучка, вокруг точки С на угол α и совмещении прямой АВ со стыком. При этом угол α равенImproving the correction is reduced to providing at the entrance to the product such an angle of inclination of the beam to the joint φ (0), at which there is no beam deviation at the top and root of the seam (on the front and bottom surfaces of the joint), i.e. ψ (0) = ψ (δ) ≈0. This condition is satisfied when the straight line CD connecting the entry points into the part and the exit of the axial electron of the beam around point C is rotated around point C by an angle α and the line AB is aligned with the joint. Moreover, the angle α is equal to

α t g ( α ) = ψ ( δ ) ψ ( 0 ) δ . ( 3 )

Figure 00000005
α t g ( α ) = ψ ( δ ) - ψ ( 0 ) δ . ( 3 )
Figure 00000005

Для определения значений ψ(δ) и ψ(0) можно использовать следующее соотношение:To determine the values of ψ (δ) and ψ (0), we can use the following relation:

ψ ( z ) = ( e ¯ 2 m U ) 0.5 B x ( 0 ) ( 1 k 2 + z k + z 2 2 z 3 3 δ ) , ( 4 )

Figure 00000006
ψ ( z ) = ( e ¯ 2 m U ) 0.5 B x ( 0 ) ( one k 2 + z k + z 2 2 - z 3 3 δ ) , ( four )
Figure 00000006

где e ¯

Figure 00000002
- заряд электрона; m - масса электрона; U - ускоряющее напряжение.Where e ¯
Figure 00000002
- electron charge; m is the mass of the electron; U is the accelerating voltage.

Угол наклона оси электронно-лучевой пушки к стыку φ(s) с учетом отклонения пучка в магнитном поле над свариваемой деталью будет равен углу α (см. фиг.2), если пренебречь незначительным изменением индукции магнитного поля вдоль траектории осевого электрона пучка, из (3) с учетом (4) можно получить:The angle of inclination of the axis of the electron beam gun to the junction φ (s), taking into account the beam deflection in the magnetic field above the welded part, will be equal to the angle α (see Fig. 2), if we neglect a slight change in the magnetic field induction along the path of the axial electron of the beam, from 3) taking into account (4), one can obtain:

α = ( e ¯ 2 m U ) 0.5 B x ( 0 ) ( 1 k + δ 6 ) ( 5 )

Figure 00000007
α = ( e ¯ 2 m U ) 0.5 B x ( 0 ) ( one k + δ 6 ) ( 5 )
Figure 00000007

Таким образом, в зависимости от режимов сварки в качестве способа коррекции пространственного положения пучка при ЭЛС деталей большой толщины, позволяющего снизить вероятность образования непроваров по толщине свариваемых изделий, можно использовать изменение угла наклона оси пучка относительно стыка.Thus, depending on the welding conditions, as a way of correcting the spatial position of the beam during EBW of large-thickness parts, which reduces the likelihood of lack of penetration through the thickness of the welded products, one can use a change in the angle of inclination of the beam axis relative to the joint.

При невозможности поворота на угол α электронно-лучевой пушки или отклонения электронного пучка, используя принцип относительности, разворачивается свариваемая деталь.If it is impossible to rotate the angle of the electron beam gun or deflect the electron beam, using the principle of relativity, the welded part is deployed.

Установка для реализации способа сварки содержит: свариваемую часть детали 1 с положительным термоэлектрическим потенциалом, свариваемую часть детали 2 с отрицательным термоэлектрическим потенциалом, толщина свариваемых частей детали 1 и 2 равна δ, сварочный стол 3 электронн-олучевой установки, на который устанавливаются свариваемые части детали 1 и 2 с минимальным зазором и образуют стык под сварку 4, вакуумная камера 5 электронно-лучевой установки, в которой установлена электронно-лучевая пушка 6, генерирующая электронный пучок с осью 7, под воздействием нагрева стыка разнородных металлов образуется термоэдс с токами IT, создающими направление индукции Bxm(z) магнитного поля 8, перемещают электронный пучок и деталь относительно друг друга и производят сварку со скоростью vсв, линия, соединяющая точки входа и выхода электронного пучка из изделия (CD) 9, z - рассматриваемая толщина изделия, (0≤z≤δ), α - угол наклона прямой CD, соединяющий точки входа в деталь и выхода из нее осевого электрона пучка, θ - угол отклонения оси электронного пучка в магнитном поле термоэлектрических токов на входе в изделие θ(0) и на выходе из него θ(δ), по толщине изделия θ(z), φ - угол наклона оси электронного пучка к стыку на входе в изделие φ(0) и на выходе из него φ(δ), φ(s) - угол наклона оси электронно-лучевой пушки над поверхностью детали, s - расстояние от поверхности детали до электронно-лучевой пушки, ψ - расстояние между стыком и осью электронного пучка с лицевой стороны стыка (на входе в изделие) ψ(0), на нижней стороне стыка (выходе из изделия) ψ(δ), по толщине изделия ψ(z).The installation for implementing the welding method comprises: a welded part of a part 1 with a positive thermoelectric potential, a welded part of a part 2 with a negative thermoelectric potential, the thickness of the welded parts of a part 1 and 2 is equal to δ, a welding table 3 of an electron-beam installation on which the parts to be welded are installed 1 and 2 with a minimum gap and form a joint for welding 4, a vacuum chamber 5 of an electron beam installation, in which an electron beam gun 6 is installed, generating an electron beam with axis 7, p Under the influence of heating the joint of dissimilar metals, a thermoelectric power is formed with currents I T creating the direction of induction B xm (z) of the magnetic field 8, the electron beam and the part are moved relative to each other, and welding is performed at a speed v sv , a line connecting the entry and exit points of the electron beam from the product (CD) 9, z is the thickness of the product under consideration, (0≤z≤δ), α is the angle of inclination of the straight line CD connecting the entry points of the part and the exit of the axial electron of the beam, θ is the angle of deviation of the axis of the electron beam in the magnetic field of thermoelectric currents at the entrance to the product θ (0) and at the exit from it θ (δ), along the thickness of the product θ (z), φ is the angle of inclination of the axis of the electron beam to the joint at the entrance to the product φ (0) and at the exit φ ( δ), φ (s) is the angle of inclination of the axis of the electron beam gun above the surface of the part, s is the distance from the surface of the part to the electron beam gun, ψ is the distance between the joint and the axis of the electron beam from the front of the joint (at the entrance to the product) ψ (0), on the lower side of the joint (exit from the product) ψ (δ), along the thickness of the product ψ (z).

Изобретение реализуется следующим образом.The invention is implemented as follows.

Части свариваемой детали 1 и 2, устанавливают на сварочном столе 3 электронно-лучевой установки, с минимальным зазором стыка под сварку 4, проводят откачку вакуумной камеры 5, формируют электронный пучок, предварительно совместив со стыком ось электронно-лучевой пушки (электронного пучка 7), а затем проводят его проплавление. В процессе сварки возникают термоэлектрические токи IT, создающие магнитное поле 8 с величиной и направлением магнитной индукции Bxm(z), которое отклоняет электронный пучок от стыка на угол θ(0) в сторону металла с положительным термоэлектрическим потенциалом 1. Чтобы компенсировать это отклонение электронного пучка производят поворот оси электронно-лучевой пушки (электронного пучка 7) относительно вершины шва на некоторый угол φ(s). Поворот пушки осуществляют в сторону металла с положительным термоэлектрическим потенциалом так, чтобы ось пучка (траектория осевого электрона пучка) была направлена в сторону металла с отрицательным термоэлектрическим потенциалом 2. Угол поворота пушки φ(s) увеличивают до тех пор, пока ось электронного пучка у поверхности детали не составит со стыком угол φ(0)≈θ(0), при котором она будет пересекать стык с обратной стороны по прямой CD 9.Parts of the welded part 1 and 2 are installed on the welding table 3 of the electron beam installation, with a minimum joint gap for welding 4, the vacuum chamber 5 is pumped out, an electron beam is formed, having previously aligned the axis of the electron beam gun (electron beam 7) with the joint, and then carry out its penetration. In the welding process, thermoelectric currents I T arise, creating a magnetic field 8 with the magnitude and direction of magnetic induction B xm (z), which deflects the electron beam from the junction by an angle θ (0) in the direction of the metal with positive thermoelectric potential 1. To compensate for this deviation electron beam rotate the axis of the electron beam gun (electron beam 7) relative to the top of the seam at a certain angle φ (s). The rotation of the gun is carried out in the direction of the metal with positive thermoelectric potential so that the beam axis (the trajectory of the axial electron of the beam) is directed towards the metal with negative thermoelectric potential 2. The angle of rotation of the gun φ (s) is increased until the axis of the electron beam at the surface the part will not make an angle φ (0) ≈θ (0) with the joint at which it will intersect the joint from the back side in a straight line CD 9.

Угол α отклонения пучка от стыка определяют следующим образом. На тестовом образце, который состоит из двух частей из аналогичных материалов используемых в свариваемой детали, проводят предварительную сварку для измерения отклонения пучка от стыка и угла α. Ось электронно-лучевой пушки (электронного пучка) совмещают со стыком, а затем проводят его проплавление. В процессе сварки возникают термоэлектрические токи IT, магнитное поле Bxm(z) которых отклоняет электронный пучок от стыка на угол φ(0) в сторону металла с положительным термоэлектрическим потенциалом. Чтобы компенсировать это отклонение пучка, производят поворот оси электронно-лучевой пушки относительно вершины шва на некоторый угол α. Либо при помощи отклоняющей системы установки отклоняют электронный пучок на требуемый угол. Поворот пушки (отклонение пучка) осуществляют в сторону металла с положительным термоэлектрическим потенциалом 1 так, чтобы ось пучка (траектория осевого электрона пучка) была направлена в сторону металла с отрицательным термоэлектрическим потенциалом 2. Угол поворота пушки α увеличивают до тех пор, пока ось электронного пучка у поверхности детали не составит со стыком угол φ(0)≈θ, при котором она будет пересекать стык с обратной стороны.The angle α of the deviation of the beam from the junction is determined as follows. On the test sample, which consists of two parts of similar materials used in the welded part, preliminary welding is carried out to measure the deviation of the beam from the joint and angle α. The axis of the electron beam gun (electron beam) is combined with the joint, and then its penetration is carried out. In the welding process, thermoelectric currents I T arise, the magnetic field B xm (z) of which deflects the electron beam from the junction at an angle φ (0) in the direction of the metal with positive thermoelectric potential. To compensate for this deviation of the beam, the axis of the electron beam gun is rotated relative to the top of the seam by a certain angle α. Or, with the help of a deflecting system, the electron beam is deflected by the required angle. The rotation of the gun (deflection of the beam) is carried out in the direction of the metal with positive thermoelectric potential 1 so that the axis of the beam (the trajectory of the axial electron of the beam) is directed towards the metal with negative thermoelectric potential 2. The angle of rotation of the gun α is increased until the axis of the electron beam near the surface of the part, the angle φ (0) ≈θ at which it will intersect the joint from the back side will not make a junction.

Если угол входа электронного пучка в изделие будет больше θ(0), то ось электронного пучка на выходе из изделия будет иметь смещение в материал с отрицательным термоэлектрическим потенциалом 2. Наоборот, если φ(0)<θ(0), отклонение пучка будет происходить в материал с положительным термоэлектрическим потенциалом 1. В том и другом случае в сварном соединении будут наблюдаться дефекты в виде непроваров по толщине.If the angle of entry of the electron beam into the product is greater than θ (0), then the axis of the electron beam at the exit from the product will be displaced into the material with negative thermoelectric potential 2. Conversely, if φ (0) <θ (0), the beam will deviate into a material with positive thermoelectric potential 1. In both cases, defects in the form of lack of penetration in thickness will be observed in the welded joint.

Использование предлагаемого способа сварки позволяет получать качественные сварные соединения разнородных материалов большой толщины. Кроме того, использование изобретения позволит при ЭЛС разнородных сталей и сплавов устранить образование непроваров и повысить степень проплавления свариваемых кромок по толщине детали, и следовательно, улучшить структуру и свойства сварных соединений связаны с пространственным расположением электронного пучка относительно стыка.Using the proposed welding method allows to obtain high-quality welded joints of dissimilar materials of large thickness. In addition, the use of the invention in ELS of dissimilar steels and alloys eliminates the formation of imperfections and increases the degree of penetration of the welded edges along the thickness of the part, and therefore, improves the structure and properties of welded joints associated with the spatial arrangement of the electron beam relative to the joint.

Claims (1)

Способ электронно-лучевой сварки разнородных металлов или сплавов, включающий направление электронного пучка на свариваемый стык с лицевой его стороны и отклонение его в требуемом направлении на заданную величину с формированием заданной геометрии электронного пучка и канала проплавления, отличающийся тем, что в процессе сварки электронный пучок отклоняют в сторону материала с отрицательным термоэлектрическим потенциалом под острым углом φ(0) к стыку, при этом обеспечивают отклонение от стыка оси пучка с обратной стороны свариваемой детали под воздействием магнитных полей термоэлектрических токов под углом, равным упомянутому углу φ(0), причем величину угла φ(0) определяют из следующего соотношения:
Figure 00000001
,
где
Figure 00000002
и m - заряд и масса электрона, U - ускоряющее напряжение, Вх(0) - магнитная индукция на поверхности стыка, δ - толщина свариваемой детали, k= (60-70)м-1 - коэффициент, учитывающий для каждой пары разнородных материалов параметры стыка и температуру нагрева.
A method of electron beam welding of dissimilar metals or alloys, including the direction of the electron beam to the welded joint from its front side and its deviation in the desired direction by a predetermined amount with the formation of the specified geometry of the electron beam and the penetration channel, characterized in that the electron beam is rejected during welding towards the material with negative thermoelectric potential at an acute angle φ (0) to the joint, while providing a deviation from the joint of the beam axis from the back side of the welded parts under the influence of magnetic fields of thermoelectric currents at an angle equal to the aforementioned angle φ (0), and the value of the angle φ (0) is determined from the following relation:
Figure 00000001
,
Where
Figure 00000002
and m is the charge and mass of the electron, U is the accelerating voltage, V x (0) is the magnetic induction at the interface, δ is the thickness of the welded part, k = (60-70) m -1 is a coefficient that takes into account for each pair of dissimilar materials joint parameters and heating temperature.
RU2013125682/02A 2013-06-04 2013-06-04 Electron-beam welding method of heterogeneous metal materials RU2534183C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013125682/02A RU2534183C1 (en) 2013-06-04 2013-06-04 Electron-beam welding method of heterogeneous metal materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013125682/02A RU2534183C1 (en) 2013-06-04 2013-06-04 Electron-beam welding method of heterogeneous metal materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2534183C1 true RU2534183C1 (en) 2014-11-27

Family

ID=53382959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013125682/02A RU2534183C1 (en) 2013-06-04 2013-06-04 Electron-beam welding method of heterogeneous metal materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2534183C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2635445C1 (en) * 2016-12-28 2017-11-13 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Method of electron-beam welding of dissimilar ferro- and paramagnetic materials
RU2639176C2 (en) * 2016-04-29 2017-12-20 Владимир Дмитриевич Шкилев Method of alloying metals and alloys

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3999030A (en) * 1973-06-18 1976-12-21 Hitachi, Ltd. Welding method for dissimilar metals
RU1665615C (en) * 1987-12-21 1995-01-27 Мелюков Валерий Васильевич Method of electron-beam welding for metals of different properties
RU2174067C2 (en) * 1999-11-02 2001-09-27 Московский энергетический институт (Технический университет) Welding process
US6888090B2 (en) * 2003-01-07 2005-05-03 General Electric Company Electron beam welding method
JP2007330972A (en) * 2006-06-12 2007-12-27 Nissan Motor Co Ltd Method, device and structure for joining dissimilar material
RU2404887C1 (en) * 2009-06-09 2010-11-27 Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук (ИТПМ СО РАН) Method of welding materials

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3999030A (en) * 1973-06-18 1976-12-21 Hitachi, Ltd. Welding method for dissimilar metals
RU1665615C (en) * 1987-12-21 1995-01-27 Мелюков Валерий Васильевич Method of electron-beam welding for metals of different properties
RU2174067C2 (en) * 1999-11-02 2001-09-27 Московский энергетический институт (Технический университет) Welding process
US6888090B2 (en) * 2003-01-07 2005-05-03 General Electric Company Electron beam welding method
JP2007330972A (en) * 2006-06-12 2007-12-27 Nissan Motor Co Ltd Method, device and structure for joining dissimilar material
RU2404887C1 (en) * 2009-06-09 2010-11-27 Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук (ИТПМ СО РАН) Method of welding materials

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2639176C2 (en) * 2016-04-29 2017-12-20 Владимир Дмитриевич Шкилев Method of alloying metals and alloys
RU2635445C1 (en) * 2016-12-28 2017-11-13 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Method of electron-beam welding of dissimilar ferro- and paramagnetic materials

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100515648C (en) Electron beam wselding method and its welded structural unit
Salminen et al. Effect of wire feed position on laser welding with filler wire
US20130136940A1 (en) Welding system, welding process, and welded article
Patel et al. A review on parametric optimization of TIG welding
Węglowski et al. Electron beam additive manufacturing with wire–analysis of the process
RU2534183C1 (en) Electron-beam welding method of heterogeneous metal materials
Möller et al. Gap bridging ability in laser GMA hybrid welding of thin 22MnB5 sheets
Sahul et al. Disk laser welding of copper to stainless steel
CN107598373B (en) A kind of driving motor sealing drum laser welding manufacturing method
RU2433024C1 (en) Method of electron beam welding of nonmagnetic metals and alloys
Mladenov et al. Experimental investigation of the weld depth and thermal efficiency during electron beam welding
Siddharth et al. A review on Electron Beam Welding process
RU2298465C1 (en) Welding method
Dragunov et al. New approaches to the rational manufacturing of combined constructions by EBW
RU2570270C2 (en) Method of electron beam welding of nonmagnetic metals and alloys
US3385948A (en) Seam welding method
RU2751203C1 (en) Method for electron ray welding of annular or circular joints from copper alloys
JP2015182126A (en) Hot wire laser composite welding method of thick steel plate
RU2522670C2 (en) Electron-beam welding
Qi et al. Structure and mechanical properties of laser-MIG hybrid welded SAF 2507 super duplex stainless steel joints
Baskoro et al. Study of cross-combination and square-combination configuration magnetic field on tungsten inert gas welding
EP3892415A1 (en) Joining method
Chulkov et al. Mathematical modeling of electron beam deflection for welding in narrow gap
JP6843512B2 (en) Electron beam welding equipment, computer programs, electron beam welding methods
RU2635445C1 (en) Method of electron-beam welding of dissimilar ferro- and paramagnetic materials

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180605