SU1433690A1 - Method of checking the penetration canal in electron-beam welding - Google Patents

Method of checking the penetration canal in electron-beam welding Download PDF

Info

Publication number
SU1433690A1
SU1433690A1 SU874171980A SU4171980A SU1433690A1 SU 1433690 A1 SU1433690 A1 SU 1433690A1 SU 874171980 A SU874171980 A SU 874171980A SU 4171980 A SU4171980 A SU 4171980A SU 1433690 A1 SU1433690 A1 SU 1433690A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
penetration
electron beam
channel
welding
welded
Prior art date
Application number
SU874171980A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Дмитриевич Лаптенок
Всеволод Владимирович Башенко
Сергей Геннадьевич Баякин
Анатолий Дмитриевич Дрянных
Владимир Георгиевич Угрюмов
Виталий Валентинович Пономарев
Original Assignee
Предприятие П/Я Г-4778
Завод-Втуз Красноярского Политехнического Института
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 Предприятие П/Я Г-4778, Завод-Втуз Красноярского Политехнического Института filed Critical Предприятие П/Я Г-4778
Priority to SU874171980A priority Critical patent/SU1433690A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1433690A1 publication Critical patent/SU1433690A1/en

Links

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к электронно-лучевой сварке, в частности к способам контрол  за процессом формировани  сварного шва, и может быть использовано дл  управлени  процессом сварки. Цель изобретени  - повышение информативности контрол  при сварке сканирующим электронным лучом за счет получени  данных о топографии канала проплавлени . Дл  получени  информации о топографии канала проплавлени  формируют массив данных , в котором каждому положению электронного луча на траектории сканировани  привод т в соответствие величину заглублени  электронного луча в свариваемый материал. Массив данных позвол ет определить топографию канала проплавлени  и построить его аксонометрическое изображение. Способ контрол  канала проплавлени  может быть использован при выборе форм траектории сканировани  и режи- g MOB сварки дл  получени  качественных сварных соединений с требуемой глубиной проплавлени . 1 з.п., ф-лы, . 1 ил. (ЛThe invention relates to electron beam welding, in particular to methods of controlling the process of forming a weld, and can be used to control the welding process. The purpose of the invention is to increase the informativeness of the control when welding with a scanning electron beam by obtaining data on the topography of the channel of penetration. In order to obtain information about the topography of the channel of penetration, a data file is formed in which each position of the electron beam on the scanning trajectory is correlated with the depth of the electron beam into the material being welded. The data array allows you to determine the topography of the penetration channel and build its axonometric image. The method of control of the penetration channel can be used when selecting the shapes of the scanning path and the welding mode MOB to obtain high-quality welds with the required penetration depth. 1 hp, f-ly,. 1 il. (L

Description

lili

0000

0000

О5O5

соwith

; Изобретелиа относитс  к злектрон |ио-лучевой сварке, в частности к способам наблюдени  за процессом формировани  сварного шва,и может быть использовано дл  управлени  про ;цессом сварки.; The invention relates to electron-beam welding, in particular to methods of observing the process of forming a weld, and can be used to control the welding process.

Цель изобретени  - повышение ин- |формативности контрол  при сварке сканирующим электронным лучом путем получени  данных о топографии канала проплавлени , The purpose of the invention is to increase the informativity of the control when welding with a scanning electron beam by obtaining data on the topography of the penetration channel,

Способ контрол  канала проплавлени  при электронно-лучевой сварке сканирующим электронным лучом заключаетс  в формировании массива данных путем измерени  в каждом положении электронного луча на траектории сканировани  двух координат сканировани  и величины заглублени  электронного луча в Свариваемый материал. По сформированному массиву данных получают аксоно метрическое изображение канала проплавлени .The method of controlling the penetration channel during electron beam welding by a scanning electron beam consists in forming a data array by measuring at each position of the electron beam on the scanning trajectory of two scanning coordinates and the depth of the electron beam in the material being welded. An axon metric image of the penetration channel is obtained from the formed data array.

На чертеже изображена схема осуще ствлени  способа.The drawing shows the scheme of the method.

Электронно-лучевой пушкой 1 на свариваемое изделие 2 направл етс  сварочный электронный луч 3. С помощью генератора 4 сканировани  и от-- клон ющих систем 5 и 6 осуществл етс сканирование электронного луча в плоскости с координатными ос ми X и У Управл ющие сигналы 11 и U у пропор- циональны положению луча по соответ- Iствующим координатам. : При сварке в изделии формируетс  канал проплавлени , представл ющий Особой парогазовую полость. Геометри- :ческа  форма и размеры канала проплавлени  завис т от параметров про- цесса сварки, формы сканировани  ; электронного луча, распределени  : энергии по траектории сканировани , : свариваемого материала, гидродинамических и гaзoдинa в чecкиx процессов в сварочной ванне. Топографи  канала проплавлени  несет информацию о процессе формировани  сварного гава. Определение величины заглублени  электронного луча в свариваемый материал осуществл етс  Путем измерени  интенсивности рентгеновского излучени  канала проплавлени  с помощью детектора 7 рентгеновского излучени  и устройства 8 обработки сигнала измерени .The electron beam gun 1 guides the welding electron beam 3 to the product 2 to be welded. Using the scan generator 4 and the clone systems 5 and 6, the electron beam is scanned in a plane with the X and Y coordinate axes and 11 U y are proportional to the position of the beam in the corresponding coordinates. : When welding, a penetration channel is formed in the product, which represents the special vapor-gas cavity. Geometry-: the shape and size of the penetration channel depend on the parameters of the welding process, the scan shape; electron beam, the distribution of: energy along the scanning trajectory,: the material being welded, hydrodynamic and gas in the processes in the weld pool. The topography of the penetration channel carries information about the process of the formation of welded gava. The determination of the amount of penetration of the electron beam into the material being welded is carried out by measuring the intensity of the x-ray radiation of the penetration channel with the help of the x-ray detector 7 and the measuring signal processing device 8.

Источник рентгеновского излучени  распределен по поверхности каналаThe x-ray source is distributed over the channel surface.

проплавлени . При этом значительна  часть излучени  исходит из дна канала , положение которого определ ет глубину проплавлени . Рентгеновское излучение ослабл етс  слоем непроплавленного металла по следующему законуmelting. In this case, a significant part of the radiation comes from the bottom of the channel, the position of which determines the depth of penetration. X-rays are attenuated by a layer of non-molten metal according to the following law.

I i.e ,I i.e,

где I,where i

Р IP i

-интенсивность источника излучени ;- intensity of the radiation source;

-.коэффициент линейного ослаблени ;-.linear attenuation coefficient;

-толщина сло  непроплавленного материала.-the thickness of the layer of non-melted material.

Использу  указанное выражение и измер   интенсивность рентгеновского излучени , можно рассчитать величину заглублени  электронного луча в свариваемый материал в соответствии с выражениемUsing the above expression and measuring the X-ray intensity, it is possible to calculate the amount of electron beam penetration into the material being welded in accordance with the expression

Z dZ d

.- - ъ.- - ъ

5 five

0 0

5five

00

5five

00

5five

где d - толщина свариваемого издели .where d is the thickness of the product to be welded.

Преобразование сигнала детектора в величину заглублени  электронного луча в свариваемый материал осуществл ет устройство 8 обработки сигнала измерени . Дл  получени  информации о топографии канала проплавлени  при сварке сканирующим электронным лучом формируют массив данных, в котором каждому положению электронного луча на траектории сканировани  привод т в соответствие величину заглублени  электронного.луча в свариваемый материал. Это достигаетс  тем, что в каждом положении луча на траектории сканировани  измер ют две координаты Uj и Uy положени  луча в плоскости сканировани  и величину заглублени  электронного луча в свариваемый материал Z.The conversion of the detector signal into the amount of electron beam penetration into the material being welded is performed by the measurement signal processing device 8. In order to obtain information on the topography of the penetration channel during welding by a scanning electron beam, an array of data is formed in which each position of the electron beam on the scanning trajectory is matched by the amount of depth of the electron beam in the material to be welded. This is achieved by the fact that at each position of the beam on the scanning trajectory, two coordinates Uj and Uy of the position of the beam in the scanning plane and the depth of the electron beam into the material being welded Z are measured.

Массив данных позвол ет определить топографию канала проплавлени , в частности, построить его аксонометрическое изображение. Массив данных о топографии канала проплавлени  может быть введен в ЭВМ с целью последующей обработки и управлени  процессом электронно-лучевой сварки.The data array allows to determine the topography of the penetration channel, in particular, to construct its axonometric image. An array of data on the topography of the penetration channel can be entered into a computer for the purpose of further processing and controlling the process of electron beam welding.

Построение аксонометрического изображени  канала проплавлени  осуществл етс  следующим образом. Сигналы и, и,, U-2 поступают на устро-й- ство 9 трехмерного преобразовани , два выхода которого подключены к координатным входам X и У видеоконтрольного устройства 10. В устройстве трехмерного преобразовани  осуществл етс  операци  преобразовани  входных сигналов в выходные в соответствии со следуюцщми выражени миThe construction of an axonometric image of the perforation channel is carried out as follows. The and, and, U-2 signals are received by the three-dimensional transformation facility 9, two outputs of which are connected to the coordinate inputs X and Y of the video monitor 10. In the three-dimensional conversion device, the input signals are output to the output in accordance with the following expressions

к,и,,k, and,

где К,, Кг, К..where K ,, Kg, K ..

X - K,Uy, Y + K4U,yX - K, Uy, Y + K4U, y

K,K,

К j. - масштабные коэффициенты изображени  С помощью изменени  масштабных коэффициентов К.- К, можно трансформировать аксонометрическое изображение по соответствующим координатам. При этом может быть изменен как масштаб изображени , так и направление осей координат изображени .K j. - scale image coefficients By changing the scale factors K.- K, you can transform the axonometric image according to the corresponding coordinates. In this case, both the scale of the image and the direction of the axes of the image can be changed.

При построении аксонометрического изображени  используютс  три коорди- наты дна канала проплавлени . Две из этих координат соответствуют положению луча на плоскости сканировани , а третьей координатой  вл етс  заглубление электронного луча в свариваемое изделие. Это заглубление вычисл етс  быстродействующим устройством 8 обработки сигнала, выполненным, например, в виде логарифмического усилител , по данным сигнала детектора 7 рентгеновского излучени . Детектор 7 имеет небольшие размеры и может рассматриватьс  как точечный. Рассто ние от детектора 7 до свариваемого издели  выбираетс  значительно большим, чем толщина свариваемого издели .When building an axonometric image, three coordinates of the bottom of the melting channel are used. Two of these coordinates correspond to the position of the beam on the scanning plane, and the third coordinate is the depth of the electron beam into the product being welded. This depth is calculated by a fast-acting signal processing device 8, made, for example, in the form of a logarithmic amplifier, according to the signal of the X-ray detector 7. The detector 7 is small and can be considered as a point detector. The distance from the detector 7 to the product to be welded is chosen to be significantly larger than the thickness of the product to be welded.

Изображение канала проплавлени  может быть построено с использованием полученного массива данных на различных графопостроител х, графических .терминалах.The image of the penetration channel can be constructed using the obtained data set on various plotters, graphic terminals.

Изображение на экране видеоконтрольного устройства строитс  в виде трехмерного изображени  объемного тела на плоскости. Дл  этой цели используетс  устройство 9 трехмерного преобразовани , на выходы которого поступают две координаты сканировани  электронного луча и координата заглублени  электронного луча в свариваемый материал,The image on the screen of a video monitoring device is constructed as a three-dimensional image of a three-dimensional body on a plane. For this purpose, a three-dimensional conversion device 9 is used, the outputs of which receive two coordinates of the scanning of the electron beam and the coordinate of the depth of the electron beam into the material being welded,

На экране видеоконтрольного устройства , в качестве которого, например , может быть использована электронно-лучева  трубка, формируетс  изображение канала- проппавлени  вOn the screen of a video monitor, for which, for example, a cathode-ray tube can be used, an image of a channel is shown

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

трех координатах X, Y, Z, причем в плоскости координат X, Y происходит синхронное, со сварочным лучом -сканирование светового п тна, описывающее аксонометрическое изображение сканировани  сварочного электронного луча.three coordinates X, Y, Z, and in the plane of coordinates X, Y occurs synchronously, with a welding beam, a scanning of the light spot, describing the axonometric scan image of the welding electron beam.

Координата Z изображени  формируетс  сигналом о заглублении электронного луча в свариваемый материал U. В этом случае свет щийс  луч видеоконтрольного устройства будет перемещатьс  по дну изображени  канала проплавлени . Изображение только дна канала проплавлени  не  вл етс  нагл дным , так как в каждой точке трудно вьщелить величину заглублени  луча , поэтому целесообразно также получать и изображение основани  канала проплавлени . Дл  этой цели используетс  коммутатор 11, который периодически прерьшает подачу сигнала и2 на видеоконтрольное устройство и делает его равным нулю. При этом на аксонометрическом.изображении очерчиваетс  как основание канала проплавлени , так и его дно,The Z coordinate of the image is formed by the signal about the penetration of the electron beam into the material U being welded. In this case, the light beam of the video monitor will move across the bottom of the image of the melting channel. The image of only the bottom of the penetration channel is not obvious, since at each point it is difficult to select the depth of the beam, therefore it is also advisable to obtain an image of the base of the penetration channel. For this purpose, a switch 11 is used, which periodically interrupts the signal from u2 to the video monitor and makes it equal to zero. In this case, the axonometric image outlines both the base of the penetration channel and its bottom,

Частота переключени  коммутатора 1 должна быть достаточно высокой, чтобы в каждой точке изображени  сигнал о глубине прин л значение, равное UjiH значение, равное нулю.The switching frequency of switch 1 must be high enough so that at each point in the image the depth signal receives a value equal to UjiH and a value equal to zero.

Если процесс сварки ведетс  без сканировани  электронного луча, то на экране видеоконтрольного устройства будет видно изображение двух свет щихс  точек, одна из которых, неподвижна , соответствует основанию канала проплавлени , а друга  - дну канала проплавлени . Рассто ние между точками характеризует заглубление канала проплавлени  в свариваемый материал.If the welding process is carried out without scanning the electron beam, then on the screen of the video monitoring device you will see an image of two luminous points, one of which is fixed, corresponds to the base of the melting channel, and the other to the bottom of the melting channel. The distance between the points characterizes the penetration channel penetration into the material being welded.

Испытани  провод тс  с устройством контрол , выполненным в виде блока функционального сканировани  электронного луча, измерител  глубины проплавлени  с датчиком рентгеновского излучени , размещенным с обратной стороны свариваемого соединени , устройства трехмерного преобразовани  с коммутатором, видео- контрольного устройства (осциллографа ) ,The tests are carried out with a control device made in the form of an electron beam functional scanning unit, a penetration meter with an x-ray sensor located on the reverse side of the welded joint, a three-dimensional conversion device with a switch, a video control device (oscilloscope),

Сварку выполн ют в установке ЭЛУ-9Б, с источником питани  У 250 AM и сварочной электронной пушкой КЭП-2М-1 на образцах из сплава АМгб с размерами мм. Блок функскThe welding is performed in an ELU-9B installation, with a U 250 AM power source and a CEP-2M-1 welding electron gun on AMgb alloy samples with dimensions of mm. Block function

ционального сканировани  осуществл ет перемещение электронного луча по | poгpaммиpye юй траектории, содержа- Шей 6А дискретные точки. Частота сканировани  измер етс  в пределах 0т 100 Гц до 2 кГц. R качестве детек рентгеновского излучени  используетс  сцинтилл ционный датчик с фотоэлектронным умножителем типа БДС-6 Датчик размещен на рассто нии 150 мм от спариваемого издели .national scanning moves the electron beam along | A group of trajectories containing 6A discrete points. The scan frequency is measured in the range of 0 t 100 Hz to 2 kHz. A scintillation sensor with a BDS-6 photomultiplier tube is used as an X-ray detector. The sensor is placed 150 mm from the pairing product.

Сварка выполн етс  на следующих :эежимах: ускор ющее напр жение vct - 25 кВ; ток сварки Тер 0- 70 ма; скорость сварки V(-g 35 м/ч; оа меры сканировани  луча поперек стыка Ау 0-2 мм; вдоль стыка А , 0-8 мм; частота сканировани  f - 100-2000 Гц. Welding is performed on the following: modes: accelerating voltage vct - 25 kV; welding current Ter 0–70 ma; welding speed V (-g 35 m / h; measures of beam scanning across the joint Ay 0–2 mm; along joint A, 0–8 mm; scanning frequency f - 100–2000 Hz.

В результате испытаний на экране осциллографа наблюдаетс  отчетливое зображение части канала проплавлени о контуру сканировани . Имеют место зменение глубины проплавлени  по онтуру сканировани , а также общие олебани  дна канала проплавлени , в занные с гидродинамическими про- ессами в сварочной ванне. При из- itfeaeHHH формы траектории сканирова- наблюдаетс  изменение формы карала проплавлени .As a result of the tests on the oscilloscope screen, a clear image of a part of the penetration channel on the scanning contour is observed. There are changes in the depth of penetration along the scanning ontur, as well as general oscillations of the bottom of the penetration channel, into the hydrodynamic processes in the weld pool. When itfeaeHHH is in the form of a scanning trajectory, a change in the shape of the karaal is observed.

I Изменением масштабных коэцфициен- тов устройства трехмерного преобра- :1овани  получены изображени  канала 1|троплавлени  в продольном и попереч- lioM сечени х.I By changing the scale coefficients of the three-dimensional transformation device: images of channel 1 | trophide in longitudinal and transverse cross sections were obtained.

I В результате испытаний установле- ijio, что способ контрол  канала проп- Лавлени  может быть использован при выборе форм и размеров траектории ||;канйровани  и режимов сварки дл  по фучени  качественных сварных соеди- йений с требуемой глубиной проплав- лени , а также дл  исследовани  гидродинамических  влений в сварочной Шанне.I As a result of tests established by ijio, the prop channel control method can be used to select the shape and size of the trajectory ||, cannons and welding modes for producing quality welded joints with the required penetration depth, as well as for research hydrodynamic phenomena in welding Shanne.

В св зи с размещением датчика с обратной стороны сварного соединени  ме накладываютс  ограничени  на разIn connection with the placement of the sensor on the back side of the welded joint, limitations are imposed on

меры спариваемого издели , что позвол ет примен ть способ как дл  исследовательских целей, так и дл  контрол  и управлени  в производственных услови х.measures of the paired product, which allows the method to be used both for research purposes and for control and management under production conditions.

Способ позвол ет осуществл ть контроль топографии канала проплавлени  в реальном масштабе времени. При этом фиксируютс  быстрые изменени , св занные с гидродинамическими процессами сварочной ванны.The method allows real-time monitoring of the penetration channel topography. In this case, rapid changes associated with the hydrodynamic processes of the weld pool are recorded.

Claims (2)

1.Способ контрол  канала проплавлени  при электронно-лучевой сварке, при котором измер ют интенсивйость рентгеновского излучени  с противоположной введению луча стороны свариваемого издели , обрабатьшают сигнал измерени  дл  определени  величины заглублени  электронного лу5 ча в свариваемый материал, отличающийс  тем, что, с целью повышени  информативности контрол  при сварке сканирующим электронным лучом путем получени  данных о топографии канала проплавлени , формируют массив данных, измер   в каждом положении электронного луча на траектории сканировани  две координаты, сканировани  и величину заглублени  электронного луча в свариваемый материал , и по сформированному массиву данных стро т аксонометрическое изображение канала проплавлени .1. A method for monitoring the penetration channel in electron beam welding, which measures the X-ray intensity from the opposite side of the beam to the side of the product being welded, processes the measurement signal to determine the amount of penetration of the electron beam into the material being welded, characterized in that, in order to increase the information content control when welding by scanning electron beam by obtaining data on the topography of the penetration channel, form an array of data measured in each position of the electron beam On the scanning path, two coordinates, scans and the amount of electron beam penetration into the material to be welded, and an axonometric image of the melting channel is formed from the data set formed. 2.Способ по п. 1,отлича-- ю щ и и с   тем, что, с целью получени  аксонометрического изображени  канала проплавлени  на экране видеоконтрольного устройства, осуществл ют синхронное со сварочным лучом перемещение луча видеоконтрольного уст52. The method according to claim 1, which is different from the fact that, in order to obtain an axonometric image of the penetration channel on the screen of the video monitor, a movement of the video monitor set is synchronous with the welding beam 00 5five ройства по двум координатам изображени , а сигналом о заглублении электронного луча в свариваемый материал формируют третью координату изображени .Two image coordinates, and the signal about the penetration of the electron beam into the material being welded, form the third image coordinate.
SU874171980A 1987-01-04 1987-01-04 Method of checking the penetration canal in electron-beam welding SU1433690A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874171980A SU1433690A1 (en) 1987-01-04 1987-01-04 Method of checking the penetration canal in electron-beam welding

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874171980A SU1433690A1 (en) 1987-01-04 1987-01-04 Method of checking the penetration canal in electron-beam welding

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1433690A1 true SU1433690A1 (en) 1988-10-30

Family

ID=21276912

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874171980A SU1433690A1 (en) 1987-01-04 1987-01-04 Method of checking the penetration canal in electron-beam welding

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1433690A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент ClUA № 3780256, кл, 219-121, 1973, Авторское свидетельство СССР № 1260142, кл. В 23 К 15/00, 1984. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109269986B (en) Phased array laser ultrasonic detection system
US3532807A (en) Automatic closed circuit television arc guidance control
US3648009A (en) Method and device for inspecting and/or controlling thermally produced mechanical joints
CN109269985B (en) High-frequency ultrasonic online monitoring method for internal defects of metal moving molten pool
CN101871895A (en) Laser scanning imaging nondestructive inspection method for hot continuous casting blank surface defects
US4336597A (en) Method and system for measuring the diameter of an electron beam
GB1559469A (en) Method and apparatus for automatic ultrasonic flaw detection
SU1433690A1 (en) Method of checking the penetration canal in electron-beam welding
US3134013A (en) Method of producing a weld zone of desired cross-sectional shape in charge-carrier-beam welding
JPH0562638A (en) Focused ion beam device
CN105444697A (en) Anode carbon block shape measurement system
CN109991312B (en) Phased array imaging detection method for steel skeleton polyethylene composite pipe electrofusion welding joint
CN113075293A (en) B-type sleeve lap weld phased array ultrasonic detection method and system
US4916535A (en) Method of non-destructive quality inspection of materials and videomonitor realizing this method
GB1597564A (en) Electro-optical gauging system
CA1135397A (en) Accurate distance amplitude compensation
Wang et al. On line sensing of weld penetration using infrared thermography
KR880000894B1 (en) Acoustic emission locator of defect in a closed structure
JPS58117404A (en) Pattern measuring method
JPS5619982A (en) Welding method by ultrasonic control
CA2350160C (en) Optical measurement and inspection of rebar rods or the like
SU1488100A1 (en) Electron-beam welding apparatus
CN113770657B (en) Online prediction method and device for abrasion loss of laser forging composite arc welding seam
SU1275277A1 (en) Device for flaw detection of articles
Ding et al. Multi-angle phased array ultrasonic line-scan method for steel reinforced polyethylene electro-fusion welded joint