SU1750891A1 - Electron-beam welding method - Google Patents
Electron-beam welding method Download PDFInfo
- Publication number
- SU1750891A1 SU1750891A1 SU874229937A SU4229937A SU1750891A1 SU 1750891 A1 SU1750891 A1 SU 1750891A1 SU 874229937 A SU874229937 A SU 874229937A SU 4229937 A SU4229937 A SU 4229937A SU 1750891 A1 SU1750891 A1 SU 1750891A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- welding
- scanning
- electron beam
- power
- electron
- Prior art date
Links
Landscapes
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к электроннолучевой сварке, в частности к технологии сварки сканирующим лучом, и может быть использовано при сварке трудносвариваемых сплавов Цель изобретени - повышение качества сварных соединений сплавов с высоким коэффициентом теллопроводноИзобретение относитс к электроннолучевой сварке, в частности к технологии сварки сканирующим лучом, и может быть использовано при сварке трудносвариваемых сплавов. Цель изобретени - повышение качества сварных соединений сплавов с высоким коэффициентом теплопроводности путем устойчивого формировани сварочной вак- ны, при несквозном проплавлении, уменьшени корневых дефектов. На фиг.1 показана схема траектории сканировани электронного луча, на фиг.2 - диаграммы изменени токов отклон ющей электромагнитной системы электронно-лучевой пушки, мощности и амплитуды ее изсти путем устойчивого формировани сварочной ванны при несквозном проплавлении и снижени корневых дефектов. Способ состоит в сканировании электронного луча на поверхности свариваемого металла по дугообразной траектории 5 (дуге окружности или эллипса, параболе), расположенной симметрично относительно плоскости стыка 6 и вогнутой внутрь сварочной ванны 4, и одновременном плавном изменении мощности электронного луча. Минимальное значение мощности луча достигаетс на оси симметрии траектории сканировани , а максимальное - на ее концах. Максимальное значение мощности луча соответствует заданному значению по услови м сварки, т.е. определ етс глубиной проплавлени При плавном снижении мощности луча в точке В фронт плавлени не опережает движение луча по траектории сканировани . Это вл етс условием получени необходимой кривизны фронта плавлени 3 ил. менени за период сканировани луча; на фиг.З - блок-схема устройства, реализующего способ электронно-лучевой сварки. Способ состоит в сканировании электронного луча по дугообразной траектории, расположенной симметрично относительно плоскости стыка и вогнутой внутрь сварочной ванны, и одновременном плавном изменении мощности электронного луча таким образом, чтобы минимум достигалс на оси симметрии траектории сканировани , а максимум - на ее концах. Причем максимальное значение мощности луча соответствует заданному значению по услови м сварки, т.е. определ етс глубиной проплавлени . Ј V4 СЛ О 00 ЧЭThe invention relates to electron beam welding, in particular to scanning beam welding technology, and can be used in welding of hard-to-weld alloys. The purpose of the invention is to improve the quality of welded joints of alloys with a high teloconductive ratio. The invention relates to electron-beam welding, in particular to welding technology of a scanning beam, and can be used in welding of weldable alloys. The purpose of the invention is to improve the quality of welded joints of alloys with a high thermal conductivity coefficient by means of the stable formation of a welding rod, with non-penetration, reducing root defects. Fig. 1 shows a diagram of the electron beam scanning trajectory; Fig. 2 shows diagrams of the variation of currents of a deflecting electromagnetic system of an electron beam gun, its power and amplitude using stable formation of a weld pool with non-penetration and reduction of root defects. The method consists in scanning the electron beam on the surface of the metal being welded along an arcuate trajectory 5 (arc of a circle or ellipse, parabola) located symmetrically relative to the plane of the joint 6 and concave inside the weld pool 4, and simultaneously smoothly changing the power of the electron beam. The minimum value of the beam power is reached on the axis of symmetry of the scanning trajectory, and the maximum - at its ends. The maximum value of the beam power corresponds to the specified value according to the welding conditions, i.e. determined by the depth of penetration. With a gradual decrease in the power of the beam at point B, the melting front does not advance the movement of the beam along the scanning trajectory. This is a condition for obtaining the required melting front curvature 3 sludge. changes during the scanning period of the beam; on fig.Z - block diagram of the device that implements the method of electron beam welding. The method consists in scanning the electron beam along an arcuate path located symmetrically with respect to the joint plane and a welding bath concave inward, and simultaneously smoothly changing the power of the electron beam so that the minimum is reached on the axis of symmetry of the scanning path, and the maximum is at its ends. Moreover, the maximum value of the beam power corresponds to the specified value according to the welding conditions, i.e. determined by the depth of penetration. Ј V4 SL O 00 CHE
Description
Сварку деталей 1 и 2 осуществл ют электронным лучом с образованием сварочного шва 3 и ванны 4, в которой сканирует луч по дугообразной траектории 5, симметрично расположенной относительно стыка 6 деталей 1 и 2. При этом возникает тепловой поток 7 в направлении центра кривизны траектории5сканировани (фиг.1). Траекторию 5 сканировани задают перемещением электронного луча вдоль и поперек стыка 6 (оси х и у) согласно соответствующим законам изменени токов 1х и 1у в обмотках отклон ющей электромагнитной системы электронной пушки. Мощность луча при этом синхронно модулируют согласно вира- жению Р--Ро-Л Р cosa , где Р и Р0 текущее и заданное значени мощности луча определ емое величиной тока луча при посто нном ускор ющем напр жении (фиг.2), При плавном снижении мощности луча к точке симметрии траектории 5 сканировани (точка В) фронт плавлени не опережает движение луча, что вл етс условием получени необходимой кривизны фронта плавлени .The parts 1 and 2 are welded by an electron beam with the formation of a weld 3 and a bath 4, in which the beam is scanned along an arc-shaped trajectory 5 symmetrically located relative to the junction 6 of parts 1 and 2. In this case, a heat flux 7 occurs in the direction of the center of curvature of the scan trajectory 5 (FIG. .one). The scanning trajectory 5 is set by moving the electron beam along and across junction 6 (x and y axes) in accordance with the relevant laws of changing currents 1x and 1y in the windings of the deflecting electromagnetic system of the electron gun. The beam power is simultaneously synchronously modulated according to the P-Ro-L P cosa rotation, where P and P0 are the current and the specified beam power values determined by the beam current at a constant accelerating voltage (Fig. 2), with a gradual decrease power of the beam to the point of symmetry of the scanning trajectory 5 (point B) the melting front does not advance the beam movement, which is a condition for obtaining the necessary melting front curvature.
Направление максимального теплоот- вода от фронта плавлени (лини ABC в каждой точке совпадает с нормалью к линии фронта в тех же точках. Твердый металл в области ABCD, таким образом, получает дополнительный подогрев, причем наиболь- ший подогрев имеет металл, прилегающий к оси симметрии (лини BD), так как сюда поступает тепло с двух сторон Отсюда следует , что тепловложение на Фронте плавлени при приближении электронного луча к точке симметрии траектории сканировани (точка В) необходимо снижать. Лишь в этом случае можно добитьс , чтобы фронт плавлени не опережал траекторию сканировани электронного луча. Снижение тепловложени в середине траектории сканировани можно получить либо повышением скорости перемещени электронного луча, что неприемлемо из-за гидродинамических возмущений в сварочной ванне, либо уменьшением его мощности.The direction of the maximum heat sink from the melting front (the ABC line at each point coincides with the normal to the front line at the same points. The solid metal in the ABCD region thus receives additional heating, with the greatest heating having a metal adjacent to the symmetry axis (line BD), since heat comes in from two sides. From this it follows that the heat input on the Melting Front as the electron beam approaches the point of symmetry of the scanning trajectory (point B) needs to be reduced. Melting not ahead of the scanning electron beam trajectory. Reduced heat input in the middle of the scanning path can be obtained either by increasing the speed of movement of the electron beam, which is unacceptable because of hydrodynamic disturbances in the welding bath, or decrease of its power.
. Закон изменени мощности электронного пучка в течение периода его сканировани зависит от формы траектории сканировани . При сканировании по дуге (параболе, дуге окружности или эллипса) изменение мощности луча Р вдоль траектории сканировани необходимо осуществл ть по косинусоидальному закону (фиг.2). что обеспечивает равномерный подогрев перед фронтом плавлени . Амплитуда изменени мощности луча Д Р зависит обратно пропорционально от величины хорды, соедин ющей концы траектории сканировани . The law of change in the power of the electron beam during its scanning period depends on the shape of the scanning trajectory. When scanning along an arc (parabola, arc of a circle or ellipse), the power of the beam P along the scanning trajectory must be changed according to the cosine law (Fig. 2). which ensures uniform heating before the melting front. The amplitude of the change in the power of the beam D P depends inversely on the magnitude of the chord connecting the ends of the scanning path.
электронного луча, но не превышает величи ны РО- Таким образом, K/b. Pol . где К - коэффициент пропорциональности определ емый скоростью сварки и тепло проводностью свариваемого металла:electron beam, but does not exceed the magnitude of the PO, Thus, K / b. Pol. where K is the proportionality coefficient determined by the welding speed and heat by the conductivity of the metal being welded:
b - длина хорды траектории сканирова ни .b is the chord length of the scan path.
Дл обеспечени возможности форми ровани фронта плавлени с обратной кривизной необходимо, чтобы выполн лось условие b de, где de - диаметр электрон ного луча на поверхности свариваемого ме тэлла.To enable the formation of a melting front with a reverse curvature, it is necessary that the condition b de be fulfilled, where de is the diameter of the electron beam on the surface of the welded metal.
Значение максимальной мощности луча РО выбирают из услови достижени требу емой глубины проплэвлени . Угол а. межд продольной осью симметрии сварочное ванны и нормально к поверхности траекто рии сканировани измен етс от 0 до 90( (фиг.1). При гаком способе сканировани электронного луча одновременно реализу етс условие предотвращени образовании корневых дефектов сварного шва. заключа ющеес в формировании распределени плотности мощности электронного луча с провалом в приосевой области.The value of the maximum power of the beam PO is chosen from the condition of reaching the required projection depth. Angle a between the longitudinal axis of symmetry, the weld pool and normal to the surface of the scanning trajectory varies from 0 to 90 ((Fig. 1). When the electron beam scanning method is used, the condition for preventing the formation of root weld defects is simultaneously realized. electron beam with a dip in the paraxial region.
Способ электронно-лучевой сварки ре ализуетс с помоа(ью устройства, блок-схе ма которого представлена на фиг.З. Устройство содержит: сварочную пушку 8, оборудованную отклон ющей электромагнитной системой 9, блоки 10 усилителей и цифроанллоговых преобразователей 11 программируемых запоминающих блоков 12, блока 13 управлени , модул тора 14. На фиг 3 также показаны. 3 - сварной шов. 4 - сварочна паннаThe method of electron-beam welding is implemented with the help of (device, block diagram of which is shown in Fig. 3. The device contains: a welding gun 8 equipped with a deflecting electromagnetic system 9, blocks 10 of amplifiers and digital-analogue converters 11 of programmable storage blocks 12, control unit 13, modulator 14. Also shown in Fig. 3. 3 - weld. 4 - welding pan
Устройство работает следующим образом .The device works as follows.
В программируемые запоминающие устройства 12 занос тс программы задани перемещени лучз 15 вдоль и поперек стыка 6 деталей 1 и 2, а также нормированную функцию изменени мощности луча 15 (например, cos а). В блоке 13 оператор задает амплитуду сканировани путем выдачи на блок 11 цифро-аналоговых преобразователей опорного сигнала; частоту сканировани путем выдачи адресных кодов воспроизводимой информации из блока 13 на вход блока 12; ток сварки путем выдачи управл ющего сигнала на вход блока 14 модул тора , на второй вход которого поступают коды нормированных коэффициентов изменени тока (мощности) электронного лучз.In the programmable memories 12, the programs for setting the displacement of the radii 15 along and across the junction 6 of parts 1 and 2, as well as the normalized function of varying the power of the beam 15 (for example, cos a), are entered. In block 13, the operator sets the scan amplitude by issuing a digital-to-analog converter of the reference signal to block 11; scanning frequency by issuing address codes of reproduced information from block 13 to the input of block 12; welding current by issuing a control signal to the input of the modulator unit 14, the second input of which receives the codes of the normalized coefficients of change in the current (power) of the electron beam.
С частотой опроса блок 12 выдает коды управл ющих сигналов смещени луча 15 и модул ции его тока. Блок 11 преобразуетWith a sampling frequency, block 12 provides codes for the control signals for shifting the beam 15 and modulating its current. Block 11 converts
коды смещени луча и через усилители 10, задаютс токи 1х и 1у в обмотке отклон ющей электромагнитной системы 9, магнитное поле которой перемещает электронный луч 15 по траектории 5 относительно стыка 6 Блок 14 модулирует сигнал, задающий ток электронного луча от блока 13, согласно коду модул ции.Регулировка глубины модул ции в блоке 14 позвол ет задавать градиент изменени мощности электронного луча при приближении к оси симметрии траектории 5 сканировани . Сигнал с выхода блока 14 поступает на схему стабилизации тока электронно-лучевой пушки 8.the codes of the beam bias and through the amplifiers 10, are set to currents 1x and 1u in the winding of the deflecting electromagnetic system 9, the magnetic field of which moves the electron beam 15 along the trajectory 5 relative to the junction 6 Block 14 modulates the signal setting the current of the electron beam from block 13 according to the module code The adjustment of the modulation depth in block 14 makes it possible to set the gradient of variation of the power of the electron beam when approaching the axis of symmetry of the scanning trajectory 5. The signal from the output of block 14 is supplied to the stabilization circuit of the current of the electron beam gun 8.
Таким образом, оператор, занос программу в блок 12, может измен ть траекторию 5 сканировани луча, а также управл ть его частотой и амплитудой сканировани , задавать амплитуду изменени мощности луча в соответствии с его перемещением по траектории сканировани .Thus, the operator, skidding the program in block 12, can change the beam scanning path 5, as well as control its frequency and scan amplitude, set the amplitude of the beam power variation in accordance with its movement along the scan path.
Реализаци устройства по блок-схеме фиг.З позволила отработать технологию сварки ранее трудносвариваемых материаловImplementing the device according to the block diagram of FIG. 3 allowed to work out the welding technology of previously difficult-to-weld materials.
Сваривали образцы из алюминиевого сплава АМгб вертикальным электронным лучом со скоростью 0,75 см/с в режиме несквозного проплавлени на глубину 5 см. Луч сканировали по дуге окружности диаметром 0.15 см с частотой 90 Гц. Амплитуда изменени мощности луча А Р составл ла (5 ..20)% от максимальной мощности луча Р0, равной 18 кВт. Оптимальные результаты по формированию шва получены при Д ,16 РО. т.е мощность луча измен лась от 18 до 15,1 кВт Металлографическим анализом установлено, что в корне шва корневые дефекты отсутствуют, а амплитудаSamples of aluminum alloy AMgb were welded with a vertical electron beam at a speed of 0.75 cm / s in the continuous penetration mode to a depth of 5 cm. The beam was scanned along an arc of a circle with a diameter of 0.15 cm with a frequency of 90 Hz. The amplitude of the change in beam power AR was (5 .. 20)% of the maximum beam power P0 equal to 18 kW. The optimal results for the formation of the seam obtained at D, 16 PO. That is, the beam power varied from 18 to 15.1 kW. Metallographic analysis revealed that root defects in the root of the joint are absent, and amplitude
00
5five
00
5five
00
5five
00
колебани глубины пропллнленич нпначи тельна fluctuations in depth of propagation
По сравнению с базовым з который прин т прототип, предложенный способ электронно-лучевой сварки обеспечивает уменьшение брака при сп,фко труд носвариваемых сплавов и сокрлщение затрат на исправление дефектов сварных швов,Compared with the base prototype, the proposed prototype, the proposed method of electron beam welding provides a reduction in scrap at joint venture alloys and a reduction in the cost of repairing defects in welds,
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874229937A SU1750891A1 (en) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | Electron-beam welding method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874229937A SU1750891A1 (en) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | Electron-beam welding method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1750891A1 true SU1750891A1 (en) | 1992-07-30 |
Family
ID=21298351
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU874229937A SU1750891A1 (en) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | Electron-beam welding method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1750891A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2701262C1 (en) * | 2019-03-29 | 2019-09-25 | Паршуков Леонид Иванович | Method for electron-beam butt welding |
CN117332705A (en) * | 2023-12-01 | 2024-01-02 | 江苏美特林科特殊合金股份有限公司 | Electron beam nickel-niobium smelting method and system based on scanning track control |
-
1987
- 1987-04-13 SU SU874229937A patent/SU1750891A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Eichorn F. et al Electron beam welding of thick - walled components of the N1 - base - alloy In conel 617-ln: Proc 3 rd 1 Inf Col. on weld and Melt, by electrons and laser beam, Lyon, 5-9 September 1983. Lyon, 1983, 807- * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2701262C1 (en) * | 2019-03-29 | 2019-09-25 | Паршуков Леонид Иванович | Method for electron-beam butt welding |
CN117332705A (en) * | 2023-12-01 | 2024-01-02 | 江苏美特林科特殊合金股份有限公司 | Electron beam nickel-niobium smelting method and system based on scanning track control |
CN117332705B (en) * | 2023-12-01 | 2024-02-13 | 江苏美特林科特殊合金股份有限公司 | Electron beam nickel-niobium smelting method and system based on scanning track control |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7091444B2 (en) | Process for laser beam welding with reduced formation of end craters | |
US4644126A (en) | Method for producing parallel-sided melt zone with high energy beam | |
US4229639A (en) | Energy beam welding method | |
SU1750891A1 (en) | Electron-beam welding method | |
US4591688A (en) | System and method for processing a work piece by a focussed electron beam | |
US4249061A (en) | Method and apparatus for arc welding | |
JPH0436794B2 (en) | ||
EP0445633A1 (en) | Method to weld metallic beams and metallic beams thus produced | |
EP0298992B1 (en) | Laser beam transport apparatus | |
JPH04162974A (en) | Method and equipment for laser beam welding | |
US4673794A (en) | Electron beam welding method | |
CN109807419A (en) | A kind of molten welding method of bidifly optical scanning | |
Coste et al. | Application of vision to laser welding: Increase of operating tolerances using beam-oscillation and filler-wire | |
RU2071401C1 (en) | Electron beam welding method | |
SU1016914A2 (en) | Method of electronic-beam welding | |
RU2023557C1 (en) | Method of and device for electron beam welding | |
SU1655723A1 (en) | Method for stabilizing, and checking for fusion depth in carrying out electron beam welding | |
RU1037497C (en) | Device for electron-beam welding | |
JPH04305387A (en) | Mehtod for laser beam-welding thin steel sheet | |
JPS5837074B2 (en) | Laser welding method | |
JPH04167987A (en) | Laser beam welding apparatus | |
RU1311113C (en) | Method of electron-beam welding | |
SU1669672A1 (en) | Method for electron-beam welding and apparatus for its exploitation | |
SU1183318A1 (en) | Method of watching butt joint of components being welded | |
RU1773641C (en) | Device for automatic focussing of welding electron beam |