SU1391834A1 - Способ слежени за стыком при лучевой сварке - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технологии лучевой сварки. Целью изобретени   вл етс  повышение точности при сварке металлов большой толщины. При лучевой сварке дл  совмещени  луча со стыком используют рентгеновское излучение из корневой части зоны сварки. Преобразуют это излучение в электрический сигнал в виде двугорбого импульса. Совмещение луча со стыком осуществл ют по временному интервалу между максимальны.ми значени ми амплитуды импульса. Дл  получени  сигнала используют коллиматор, щели которого располагают как поперек, так и вдоль стыка. При поперечном размещении щели интенсивности рентгеновского излучени  при наличии и отсутствии стыка отличаютс  незначительно . При продольно.м относительно стыка размещении щели коллиматора и поперечном сканировании датчика выдел етс  двугорбый импульс, особенно четкий при соизмеримых размерах щирины щели и величины зазора в стыке. 4 ил., 1 табл. S

Description

00

со

оо со

4

Изобретение относитс  к технологии лучевой сварки.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности при сварке металлов больших толщин .

На фиг. 1 изображена схема осуществлени  предлагаемого способа; на фиг. 2 - схема управлени  лучом; на фиг. 3 - схема устройства щелевого коллиматора рентген- телевизионного датчика; на фиг. 4 - временные диаграммы преобразовани  сигналов .

При слежении за стыком при лучевой сварке совмещение луча 1 со стыком 2 осуществл ют по сигналу из видимой области спектра излучени  из зоны сварки. При этом используют рентгеновское излучение из корневой части 3 зоны сварки, преобразуют его в электрический сигнал в виде двугорбого импульса 4, а совмещение луча 1 со стыком осуществл ют по временному интервалу между максимальными значени ми амплитуды импульса 4 (фиг. 1, 2 и 4).

Обычно ось луча 1 не совпадает с плоскостью стыка 2 свариваемого издели  5, поэтому при наведении луча 1 на верхнюю часть стыка 2 в корневой части 3 зоны св.арки образуютс  несплавлени . Дл  устранени  несплавлений ось луча 1 совмещают с серединой стыка 2 в его корневой части 3. Величина корневой части 3 стыка 2 составл ет 10-15% от толщины свариваемого издели  5.

Контрольную информацию о середине корневой части 3 стыка 2 и оси луча 1 получают в виде рентгеновского излучени , которое образуетс  за счет взаимодействи  луча 1 с расплавленным металлом. Датчик 6 ренгеновского излучени  со щелевым коллиматором 7 располагают со стороны электронно-лучевой пушки 8 в плоскости стыка 2, а основную щель 9 коллиматора 7 ориентируют поперек стыка 2. В качестве датчика 6 используют рентгентеле- визионный видикон или рентгеновский детектор на основе микроканальных пластин. Рентгеновское излучение, принимаемое из корневой части 3 и характеризующее его пространственное положение относительно луча 1, проходит к мишени рентгенвидикона через основную щель 9 коллиматора 7, причем ось коллиматора 10 направлена на середину корневой части.

Вспомогательные щели 11 коллиматора предназначены дл  наблюдени  процесса сварки. Ширина любой щели 9, 11 соответствует нескольким телевизионным строкам рентгенвидикона. Проход щее через щель 9 рентгеновское излучение проецируетс  на ми- щень рентгенвидикона на несколько телевизионных строк и усредн етс  по кадру вдоль стыка 2 с учетом скоростей сварки и обработки информации, в результате чего при кратковременном пропадании информации , св занном со значительным уменьшением щирины зазора в стыке 2, веро тность сбо  работы устройства значительно уменьщаетс , а его помехоустойчивость возрастает, что позвол ет повысить точность слежени .

Ось коллиматора 10 перед сваркой направл ют на середину корневой части 3 стыка , глубину залегани  которой определ ют ориентировочно расчетным путем с учетом угла наклона датчика 6 и зависит от

0 толщины свариваемого издели  5.

В процессе сварки рентгеновское излу- . чение от плазмы, образующейс  в корневой части 3, поступает на рентгентеле- визионный датчик 6, сквозь свариваемое изделие 3 и стык 2, где преобразуетс  в

двугорбый импульс 4. Ось 12 обозначает ординату времени. Импульс 13 состоит из двух импульсов 14 и 15, причем импульс 14 соответствует полному рентгеновскому излучению плазмы, проход щему сквозь свариваеQ мое изделие 5, а импульс 15 - тому же излучению, но проход щему сквозь стык 2 с меньшим поглощением.

Максимальные значени  амплитуды импульсов 14 и 15 завис т от типа и толщины свариваемого издели  5, а также вели5 чины зазора в стыке 2. Так, при гарантированной ширине зазора в стыке 2 амплитуда импульса 15 больше, чем импульса 14 при произвольной, реальной величине зазора в стыке 2, амплитуды импульсов также могут быть произвольными, а при значитель0

5

ном пространственном рассогласовании луча 1 и стыка 2, когда импульс 15 от стыка 2 находитс  в начале восход щей или в конце нисход щей ветви кривой пространственного рентгеновского излучени , амплитуда импульса 14 больше, чем импульса 15.

Двугорбый импульс 4 поступает на входы формирователей 16, 17 спектра фильтров низких и высоких частот, а на выходе последних получают отфильтрованные им0 пульсы 14, 15. Импульсы 14, 15 по уровн м 18 и 19 ограничивают в блоках 20, 21, а затем преобразуют их в пр моугольные импульсы 22 и 23 с длительност ми 24, 25 в формировател х 26, 27 импульсов. Затем в устройствах 28, 29 обработки информации

5 выдел ют середины импульсов 22, 23 (фиг. 4) и получают строб-импульсы 30, 31 с их временным положением 32, 33, которые поступают на входы триггера 34. С выхода триггера 34 получают импульс 35 с длительностью 36, соответствующей временному и пространственному рассогласованию луча 1 и стыка 2. Это рассогласование подают на вход преобразовател  36 длительности амплитуды , с выхода которого оно в виде регулирующего воздействи  37 (посто нное на5 пр жение или ток) поступает на исполнительный орган 38, управл ющий лучевым перемещением источника 8 (электронно- лучева  пушка или лазер).

При использовании вместо частотной селекции , осуществл емой фильтрами 16, 17, селекции по длительности точность слежени  может быть дополнительно увеличена.

При совпадении оси луча 1 с серединой стыка 2 их рассогласование отсутствует , а длительность 36 импульса 35 равна нулю (или стремитс  к нулю). При этом знак рассогласовани  определ ют известным путем .

При значительном рассогласовании луча 1 и стыка 2 импульс 15 отсутствует. В этом случае осуществл ют приблизительное совмещение луча 1 с верхней частью стыка 2 визуально, вручную или включают поперечное относительно плоскости стыка 2 сканирование луча 1 с малым током, известным путем автоматически обнаруживают стык 2, совмещают его с осью луча 1 и включают рабочий режим сварки.

Пример. Эксперимент проводили на установке ЭЛУ-9 с использованием пушки КЭП-3 и источника питани  У-927.

Услови  и результаты эксперимента приведены в таблице.

Щель коллиматора располагали поперек и вдоль стыка. При поперечном размещении щели интенсивность рентгеновского излучени , регистрируема  интегральным датчиком на крисстале Nal(Te) при наличии и отсутствии стыка, отличалась незначительно ввиду существенной разницы длительности импульсов . В этом случае импульс от стыка выдел ли только с помощью рентгентелевидени .

евыи

сплав

7075

0,05 1св 0,1 lopo продольном относительно стыка размещении щели и поперечном сканировании датчика выдел ли двугорбый импульс особенно при соизмеримых размерах щирины щели и величины зазора в стыке. Точность контрол  определ лась щириной щели. При поперечном размещении щели импульс от излучени  проход щего через свариваемое изделие выдел лс  устойчиво , а импульс от стыка отсутствовал.

0 При продольном размещении щели и негарантированном зазоре в стыке импульс от излучени , проход щего через свариваемое изделие, также выдел лс  устойчиво, а импульс от стыка - неустойчиво ввиду нес достаточной величины зазора в стыке и пространственно-временной нестабильности рентгеновского излучени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   20

   25

   Способ слежени  за стыком при лучевой сварке, при котором совмещение луча со стыком осуществл ют по сигналу из видимой области спектра излучени  из канала про- плавлени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности при сварке металлов больших толщин, используют рентгеновское излучение из корневой части канала проплав- лени , преобразуют его в электрический сигнал в виде двугорбого импульса, а совмещение луча со стыком осуществл ют по 30 временному интервалу между максимальными значени ми амплитуды этого импульса.

   стыка

   - - 1 1

   - - 0,2 Попе- Регу- - рек лиру- вдоль ема  стыка 70,2

   45

   40 .45

   И /Х///////////Л

   ///////////////л

   t //////7/.

   Л

   У////// //

   V7//////A

   (Риа. г

   /J /«

   15 19

   12

   23

   25

   30

   зг

   /г

   31

   33

   1

   12

   3S