RU2570270C2 - Method of electron beam welding of nonmagnetic metals and alloys - Google Patents
Method of electron beam welding of nonmagnetic metals and alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2570270C2 RU2570270C2 RU2014100704/02A RU2014100704A RU2570270C2 RU 2570270 C2 RU2570270 C2 RU 2570270C2 RU 2014100704/02 A RU2014100704/02 A RU 2014100704/02A RU 2014100704 A RU2014100704 A RU 2014100704A RU 2570270 C2 RU2570270 C2 RU 2570270C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electron beam
- magnetic field
- penetration
- welding
- alloys
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способу электронно-лучевой сварки немагнитных металлов и сплавов в вакууме. Может быть использовано в различных отраслях машиностроения при выполнении ответственных сварных соединений.The invention relates to the field of engineering, in particular to a method for electron beam welding of non-magnetic metals and alloys in vacuum. It can be used in various branches of mechanical engineering when performing critical welded joints.
Прототипом выбран наиболее близкий по технической сущности к предлагаемому изобретению способ электронно-лучевой сварки немагнитных металлов и сплавов, описанный в патенте РФ №2433024, B23K 15/00, B23K 28/02, опубликованный 10.11.2011 г. В этом патенте предложены проплавление стыка электронным лучом, создание переменного магнитного поля внутри свариваемых деталей и формирование заданной геометрии электронного луча и канала проплавления отклонением электронного луча перпендикулярно к плоскости стыка.The prototype selected the closest in technical essence to the proposed invention the method of electron beam welding of non-magnetic metals and alloys described in the patent of the Russian Federation No. 2433024, B23K 15/00, B23K 28/02, published November 10, 2011. This patent proposes electronic penetration of the joint beam, the creation of an alternating magnetic field inside the parts to be welded and the formation of a given geometry of the electron beam and the penetration channel by deflecting the electron beam perpendicular to the junction plane.
Такой же результат достигается способом сварки, описанным в патенте РФ №2433023, B23K 15/00, B23K 28/02, опубликованный 10.11.2011 г., где в отличие от вышеуказанного патента предложено создание магнитного поля, отклоняющего электронный луч поперек к плоскости шва, проведением электрического тока непосредственно через свариваемые детали. Электрический ток подключается к свариваемым деталям с помощью специальных токоподводов.The same result is achieved by the welding method described in RF patent No. 2433023, B23K 15/00, B23K 28/02, published November 10, 2011, where, in contrast to the above patent, it is proposed to create a magnetic field deflecting the electron beam across to the seam plane, conducting electric current directly through the welded parts. Electric current is connected to the parts to be welded using special current leads.
Еще один способ сварки известен из патента РФ №2346795, B23K 15/00, опубликованный 20.02.2009 г., в котором отклонение канала проплава перпендикулярно плоскости стыка при сварке деталей из разнородных металлов и сплавов компенсируется локальным магнитным полем, создаваемым набором катушек, через которые пропускается электрический ток. Этот способ позволяет проваривать стык свариваемых деталей, имеющий дугообразную форму.Another welding method is known from RF patent No. 2346795, B23K 15/00, published on February 20, 2009, in which the deflection of the melt channel perpendicular to the butt plane when welding parts of dissimilar metals and alloys is compensated by a local magnetic field created by a set of coils through which electric current is passed. This method allows you to weld the joint of the welded parts, having an arched shape.
Во всех этих патентах создается локальное магнитное поле, направленное параллельно плоскости стыка свариваемых деталей в сторону движения шва или в противоположную сторону. При этом отклонение канала проплава происходит в направлении, перпендикулярном к плоскости стыка свариваемых деталей.All of these patents create a local magnetic field directed parallel to the joint plane of the welded parts in the direction of movement of the seam or in the opposite direction. In this case, the deflection of the melt channel occurs in a direction perpendicular to the plane of the junction of the welded parts.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение качества глубокого сварного шва при несквозном проплаве путем улучшения формирования корневой части шва и расширение технологических возможностей электронно-лучевой сварки. Решение этой задачи достигают отклонением в зоне корня шва электронного луча, фокус которого располагают внутри свариваемой детали, а положение фокуса луча по толщине свариваемой детали поддерживают постоянным.An object of the present invention is to improve the quality of a deep weld in a non-through penetration by improving the formation of the root part of the seam and expanding the technological capabilities of electron beam welding. The solution to this problem is achieved by deflecting the electron beam in the seam root zone, the focus of which is located inside the welded part, and the beam focus position along the thickness of the welded part is kept constant.
В отличие от прототипа отклонение канала проплава в области корня шва производят в плоскости стыка в направлении движения шва или в противоположную сторону локальным магнитным полем, направленным перпендикулярно плоскости стыка свариваемых деталей.Unlike the prototype, the deflection of the melt channel in the weld root area is made in the joint plane in the direction of the weld movement or in the opposite direction with a local magnetic field directed perpendicular to the joint plane of the parts to be welded.
При глубоком проплавлении электронным лучом конец канала проплава в зоне корня шва конусообразно сходится в точку, образуя острие, где происходят наиболее интенсивное образование паров металла и плавление металла. Эти сильно нестацианарные процессы вызывают колебание глубины провара, которое вызывает образование так называемых спайсов и дефектов шва, вызывающих снижение качества сварного шва.During deep penetration by an electron beam, the end of the penetration channel in the zone of the weld root converges conically to a point, forming a tip, where the most intense formation of metal vapor and metal melting take place. These highly unsteady processes cause fluctuations in the depth of penetration, which causes the formation of so-called spice and weld defects, causing a decrease in the quality of the weld.
Способ электронно-лучевой сварки заключается в том, что создаваемое в области корня шва неоднородное локальное магнитное поле, перпендикулярное к плоскости стыка, отклоняет острие в конце канала проплава в плоскости стыка свариваемых деталей в направлении движения шва или в противоположную сторону, отводя от корня шва острие канала проплава, что способствует улучшению формирования корня шва. При этом для получения той же глубины провара, что и при сварке без магнитного поля, увеличивают сварочный ток.The method of electron beam welding consists in the fact that a non-uniform local magnetic field created in the weld root area, perpendicular to the joint plane, deflects the tip at the end of the melt channel in the joint plane of the welded parts in the direction of weld movement or in the opposite direction, deflecting the tip from the weld root channel penetration, which improves the formation of the root of the seam. Moreover, to obtain the same penetration depth as when welding without a magnetic field, increase the welding current.
Сущность изобретения показана на фиг.1, фиг.2, фиг.3 и фиг.4.The invention is shown in figure 1, figure 2, figure 3 and figure 4.
Электронно-оптическая колонна 1 формирует узко сфокусированный луч электронов 2, который направляется в стык 3 свариваемых деталей 4. В области корня шва магнитом 5 создано неоднородное постоянное локальное магнитное поле B, перпендикулярное стыку 3. Абсолютная величина магнитного поля по мере приближения со стороны входа в стык 3 электронного луча 2 к корню шва возрастает. Свариваемые детали 4 передвигают механизмом перемещения 6.The electron-
Как показано на фиг.2 магнит 5 состоит из магнитопроводов 7 и 8, изготовленных из магнитомягкого ферромагнетика и постоянного магнита 9 из магнитотвердого сплава на основе редкоземельных элементов. Магнит 5 может быть заменен электромагнитом, где вместо постоянного магнита ставится соленоид с сердечником из магнитомягкого ферромагнетика. В этом случае можно менять величину локального магнитного поля и его направление.As shown in FIG. 2,
Как известно, на электрон, движущийся в магнитном поле, действует сила Лоренца, пропорциональная заряду электрона и векторному произведению скорости электронов
Направление силы Лоренца определяется правилом левой руки - если ладонь левой руки поставить так, чтобы B была направлена в открытую ладонь, а расправленные четыре пальца направить по направлению
Пример. Образцы из нержавеющей стали 12Х18Н10Т толщиной 10 мм проварены электронно-лучевой сваркой в двух различных режимах. В первом режиме: U=60 кВ, I=70 мА, Vсв=10-2 м/с, где Vсв - скорость сварки, и без постоянного магнитного поля; во втором режиме - те же параметры, но на начальном участке шва сварка идет без постоянного магнитного поля, а на второй половине длины шва создано поперечное стыку постоянное магнитное поле в несколько кило эрстед в зоне корня шва.Example. Samples of stainless steel 12X18H10T with a thickness of 10 mm were welded by electron beam welding in two different modes. In the first mode: U = 60 kV, I = 70 mA, V St. = 10 -2 m / s, where V St. - welding speed, and without a constant magnetic field; in the second mode, the same parameters, but in the initial section of the weld, the welding proceeds without a constant magnetic field, and in the second half of the length of the weld, a constant magnetic field of several kilos Oersted is created in the zone of the root of the weld transverse to the joint.
Изготовленные продольные макрошлифы показали, что при сварке без магнитного поля глубина канала провара 10 резко колеблется, образуя зубчатую структуру корня шва, а при сварке с магнитным полем нет резких колебаний глубины (зубчатой структуры). В первом случае средняя глубина провара 8 мм, а во втором случае с увеличением магнитного поля глубина провара уменьшается с 8 мм до 5 мм. Если луч отклонен в сторону хода шва, то шов оканчивается выступающим в сторону отклонения луча острием в глубине 4 мм, если луч отклонен против хода шва, то шов оканчивается закруглением. На шлифах видно, что нужного эффекта можно достичь при меньших величинах магнитного поля, при этом наблюдается увеличение глубины провара с уменьшением величины магнитного поля. Из этого видно, что для достижения той же глубины провара, что и при сварке без магнитного поля, увеличивают сварочный ток.The produced longitudinal macro sections showed that when welding without a magnetic field, the depth of the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014100704/02A RU2570270C2 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Method of electron beam welding of nonmagnetic metals and alloys |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014100704/02A RU2570270C2 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Method of electron beam welding of nonmagnetic metals and alloys |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014100704A RU2014100704A (en) | 2015-07-20 |
RU2570270C2 true RU2570270C2 (en) | 2015-12-10 |
Family
ID=53611401
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014100704/02A RU2570270C2 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Method of electron beam welding of nonmagnetic metals and alloys |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2570270C2 (en) |
Cited By (1)
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 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04182077A (en) * | 1990-11-16 | 1992-06-29 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Method and equipment for electron beam welding |
RU2433024C1 (en) * | 2010-06-16 | 2011-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ"(ТУ)") | Method of electron beam welding of nonmagnetic metals and alloys |
RU2448822C1 (en) * | 2010-11-30 | 2012-04-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ МЭИ") | Method of welding by electron beam |
-
2014
- 2014-01-09 RU RU2014100704/02A patent/RU2570270C2/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04182077A (en) * | 1990-11-16 | 1992-06-29 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Method and equipment for electron beam welding |
RU2433024C1 (en) * | 2010-06-16 | 2011-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ"(ТУ)") | Method of electron beam welding of nonmagnetic metals and alloys |
RU2448822C1 (en) * | 2010-11-30 | 2012-04-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ МЭИ") | Method of welding by electron beam |
Cited By (1)
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 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014100704A (en) | 2015-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hao et al. | Weld formation mechanism of fiber laser oscillating welding of austenitic stainless steel | |
US6888090B2 (en) | Electron beam welding method | |
JP6703528B2 (en) | Coil for magnetic pulse welding flat parts and related welding method | |
Pablo Reis et al. | Arc interruptions in Tandem pulsed gas metal arc welding | |
RU2570270C2 (en) | Method of electron beam welding of nonmagnetic metals and alloys | |
Sliva et al. | EBW of aluminium alloys with application of electron beam oscillation | |
Yang et al. | Effect of fluid in molten pool on the welds with Ti-6Al-4V during pulsed arc welding | |
Dragunov et al. | New approaches to the rational manufacturing of combined constructions by EBW | |
Kiran et al. | A study on the quality of two-wire tandem submerged arc welds under iso-heat input conditions | |
Razmyshlyaev et al. | About rational using of the controlling longitudinal and transverse magnetic fields at arc welding and surfacing | |
RU2534183C1 (en) | Electron-beam welding method of heterogeneous metal materials | |
Kim et al. | A study on the numerical analysis of magnetic flux density by a solenoid for magnetically impelled arc butt welding | |
RU2433024C1 (en) | Method of electron beam welding of nonmagnetic metals and alloys | |
Razmyshlyaev et al. | TMF Influence on Weld Structure at the Welding of 12X18H9T | |
Vendan et al. | Development of a MIAB welding module and experimental analysis of rotational behavior of arc—simulation of electromagnetic force distribution during MIAB welding of steel pipes using finite element analysis | |
US20170304930A1 (en) | Coil for the magnetic-pulse welding of tubular parts and related welding method | |
Raj et al. | Characterisation of weld bead and microhardness of SS316L weld overlays on S355J2+ N steel using GTAW under E-type magnet | |
Chulkov et al. | Mathematical modeling of electron beam deflection for welding in narrow gap | |
JP5287962B2 (en) | Welding equipment | |
RU2532626C1 (en) | Method of electron beam welding | |
RU2635445C1 (en) | Method of electron-beam welding of dissimilar ferro- and paramagnetic materials | |
JP7194737B2 (en) | A method of assembling a ring to a tubular part by magnetic pulses | |
Savytsky et al. | Influence of the impurities on the depth of penetration with carbon steel weldings | |
Baskoro et al. | Study of cross-combination and square-combination configuration magnetic field on tungsten inert gas welding | |
MV et al. | Role of FCA welding process parameters on bead profile, angular and bowing distortion of ferritic stainless steel sheets |