SU401105A1 - Method of electronic beam welding with fusion depth control - Google Patents

Method of electronic beam welding with fusion depth control Download PDF

Info

Publication number
SU401105A1
SU401105A1 SU711615365A SU1615365A SU401105A1 SU 401105 A1 SU401105 A1 SU 401105A1 SU 711615365 A SU711615365 A SU 711615365A SU 1615365 A SU1615365 A SU 1615365A SU 401105 A1 SU401105 A1 SU 401105A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
frequency
electron beam
penetration
beam welding
pulsations
Prior art date
Application number
SU711615365A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
К.С. Акопьянц
О.К. Назаренко
В.Е. Лошкин
Original Assignee
Ордена Ленина И Ордена Трудового Красногознамени Институт Электросварки Им.E.O.Патона
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 Ордена Ленина И Ордена Трудового Красногознамени Институт Электросварки Им.E.O.Патона filed Critical Ордена Ленина И Ордена Трудового Красногознамени Институт Электросварки Им.E.O.Патона
Priority to SU711615365A priority Critical patent/SU401105A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU401105A1 publication Critical patent/SU401105A1/en

Links

Landscapes

  • Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)

Description

Известен способ электроннолучевой сварки с контролем и регулированием глубины проплавлени  путем принудительного изменени  погонной энерги  электронного пучка. Известный способ, основанный на реализации контрол  и регулировани  глубины проплавлени  с учетом сигнала свидетельствующего о количестве.ионизированных паров металла, возникающих при проникновении электронного по тока в толщину обрабатываемого издели , не обеспечивает достаточно высокой надежности, так как плотность потока выход щих из сварочного кратера ионизированных паров зависит не только от глубины электроннапучевого проплавлени , но и от многих других факторов. Например, от ускор ющего на пр жени  зависит веро тность ионизации (котора  уменьшаетс  при увеличении ускор ющего напр жени ), от величины тока электронного пучка зависит количество ионизированных паров (с увеличением тока электронного пучка увеличиваетс  количество ионизированных атомов пара). Уже по этим причинам при неизменной мощно.сти электронного 11учка, но при различной величине ускор ющего напр жени  и тока электрЬ кого пучка, количество ионизированных паров оказываетс - различным, а разница в величинах ионных токов может составить два-три пор дка. Практика показывает также, что величина регистрируемого ионного тока зависит от рассто ни  между свариBaeNWM изделием и регистрирукмим коллектором ионов i- ионный ток уменьшаетс  примерно обратно пропс ционально квадрату названного рассто ни . Поэтому при сварке издели  с неодинаковой высотой по контуру сварки регистрируемый ионный ток измен етс  так, словно измен е,тс  глубина проплавлени . Кроме того/ на величину ионного тока, регистрируемого коллектором ионов, вли ет конфигураци  поверхности свадиваемого издели  вблизи места сварки. Если стык cвapивae 4ыx кромок находитс  в щели, то из-за экранировани  выт гивающего ионы электрического пол  коллектс а происходит уменьшение регистрируемой на коллекторе величины ионного тока. На количество ионизированных паров cвapивae 4ix материалов и величину регистрируемого, на коллект( ион«чого тока оказывает существенное вли ние интенсивность вторичной эмиссии от облучаемой зоны, котора , в свою очередь, зависит от всех названных факторов. Немаловажным - вл ет с  то, что обычно величина вторичноэмиссионного тока превышает на несколько пор дков величину ионного тоka , причем вторичные электроны по, сра внению с перви,чными имеют более ш . рокий энергетический спектр (от тепловой энергии до энергии, соответств ющей энергии электронов первичного электронного пучка) и,следовательно обеспечивают повышенную веро тность ионизации паров по сравнению с первичным пучком. Перечисленные физические особен ности обуславливают неоднозначную зависимость между глубиной проплавл ни  и сигнгшов, используемую в известном способе, т.е. недостаточно высокую надежность известного спос ба. Дл  повышени  надежности контрол и регулирован ш глубины проплавлени по предлагаемому способу погонную энергию электронного пучка измен ют зависимости от сигнала, характеризу щего величину частоты известных пул сащий парового потока в канале про плавлени , и с учетом уменьшени  ча тоты пульсаций парового потока при увеличении глубины проплавлени , пр чем в качестве названного сигнала и пользуют, например, частоту пульсаций ионного тока или вторично-эмиссионного , тока, возникающих над изде лием в процессе электроннолучевой сварки. В ходе теоретических и экспериме тальных исследований установлено, что частота f, пульсаций парового потока может быть описана в первом приближении следующим уравлением Ч 4.4 ::: 0,7-15где b - величина, равна  двум глубинам канала проплавлени  см/с, V - скорость распространени  паров, см/с, О. - скрыта  теплота испарени  свариваемого материала, кал/г, q - плотность мощности электро ного пучка, кал/см , - полное поперечное сечение столкновений электронов с 1 г вещества, , С практической точки зрени  существенным оказалось существование однозначной зависимости между величиной частоты пульсаций и глубиной канала проплавлени , согласно которо по мере углублени  канала проплавлени  частота пульсаций парового потока уменьшаетс . В целом р де случаев (если требовани  к точности сварки это допускают) можно ориентироватьс  на обратно пропорциональную зависимость между f и Ь, В полном соответствии с существующей системой взгл дов на построение систем автоматического регулировани  вышеуказанна  зависимость поло)хена в основу предлагаемого способа. Ча чертеже дана схема устройства ,дл  осуществлени  предлагаемого способа . Устройство содержит электронный излучатель 1, формирующий электронный пучок 2, фокусиругадую электромагнитную линзу 3, свариваемое изделие 4, над которым распростран етс  выход щий из сварочного кратера пульсирующий паровой поток 5, коллектор 6 ионного тока, источник 7 напр жени , сопротивление 8 утечки, усилитель-ограничитель 9, частотный детектор 10, усилитель 11, датчик 12 номинального уровн  сигнала, переключатель 13, источник 14 питани  электромагнитной линзы , блок 15 регулировки мощности электронного пучка, источник 16 ускор ющего напр жени . Предлагаемый способ осуществл етс  следующим образом. Электронный пучок 2, сфокусированный электромагнитной линзой 3, проходит через пульсирующий паровой поток 5 и поступает на свариваемое изделие 4. Взаимодействие пучка 2 с пульсирующим паровым потоком 5 сопровождаетс  ионизацией последнего. Пульсирукщий ионный ток регистрируетс  коллектором 6.Проход  по сопротивлению 3 утечки он создает падение напр жени , которое подаетс  на вход усилител -ограничит ел   9.. С выхода этого элемента сигнал поступает на частотный детектор 10 и после выхода с него суммируетс  эталонным сигналом от датчика 12, который соответЬтвует требуемой глубине проплавлени . Результирукщий сигнал подаетс  на усилитель 11 и с его выхода - в цепь управлени  источника 14 питани  линзы 3 или с помощью переключател  13 - в цепь управлени  блока 15 регу лировки мощностью электронного пучка 2. Если по каким-либо причинам глубина проплавлени  в процессе электроннолучевой сварки измен етс , то это приводит к изменению величины управл ющего сигнала, выход щего с усилител  11, и вызывает изменение степени фокусировки или изменение мощности пучка, т.е. изменение погонной энергии (при необходимости можно известными пут ми обеспечивать изменение скорости сварки) . Не исключена возможность одновременного изменени  всех параметров.The known method of electron beam welding with control and regulation of the depth of penetration by forcibly changing the heat input energy of the electron beam. The known method based on the implementation of monitoring and adjusting the depth of penetration, taking into account the signal indicating the number of ionized metal vapors arising from the penetration of electronic current into the thickness of the workpiece, does not provide a sufficiently high reliability, since the flux density of ionized vapors emanating from the welding crater depends not only on the depth of the electron-flash melting, but also on many other factors. For example, the ionization probability (which decreases with increasing accelerating voltage) depends on the accelerating voltage, the number of ionized vapors depends on the magnitude of the electron beam current (as the electron beam current increases, the number of ionized vapor atoms increases). Already for these reasons, with an unchanged power of the electron beam, but with different values of the accelerating voltage and current of the electron beam, the number of ionized vapors turns out to be different, and the difference in the values of ion currents can be two to three orders of magnitude. Practice also shows that the magnitude of the detected ion current depends on the distance between the product and the registered ion collector, and the ion current decreases approximately inversely in proportion to the square of this distance. Therefore, when welding a product with a different height along the welding contour, the detected ion current changes as if the penetration depth varies. In addition, the shape of the ion current detected by the ion collector is influenced by the configuration of the surface of the worn product near the welding point. If the joint of the 4x edges is in the slot, then due to the shielding of the ion-collecting electric field the collector decreases the ion current measured on the collector. The amount of ionized vapors of Cvapivae 4ix materials and the value of the recorded, on the collector (ionic current has a significant effect on the intensity of the secondary emission from the irradiated zone, which, in turn, depends on all of these factors. the magnitude of the secondary emission current exceeds by several orders of magnitude the ion current, and the secondary electrons, compared to the primary ones, have a broader energy spectrum (from thermal energy to energy corresponding to electrons of the primary electron beam) and, therefore, provide an increased probability of vapor ionization compared to the primary beam. These physical features cause an ambiguous relationship between the depth of the smelting and the signals used in the known method, i.e., the reliability of the known method is not high enough. In order to increase the reliability of monitoring and adjusting the depth of penetration of the proposed method, the heat input energy of the electron beam changes depending on the signal that characterizes the frequency of the known pulsating vapor flow in the melting channel, and taking into account the decrease in the frequency of pulsation of the vapor flow with increasing penetration depth, in particular, the frequency of the ion current or secondary emission current arising above product in the process of electron beam welding. In the course of theoretical and experimental studies, it was established that the frequency f, the pulsations of the vapor flow can be described in the first approximation by the following equation: H 4.4 ::: 0.7-15 where b is the value equal to two depths of the penetration channel cm / s, V is the speed vapor diffusion, cm / s, O. - the heat of evaporation of the material being welded, cal / g, q is the power density of the electron beam, cal / cm, is the total cross-section of electron collisions with 1 g of substance,, From a practical point of view, the existence of a single the relationship between the magnitude of the pulsation frequency and the depth of the penetration channel, according to which, as the penetration channel deepens, the frequency of the pulsations of the vapor stream decreases. In general, a number of cases (if the accuracy requirements for welding permit this) can be oriented to an inversely proportional relationship between f and b. In full accordance with the existing system of views on building automatic control systems, the above-mentioned polo dependence is the basis of the proposed method. In the drawing, a diagram of the device for implementing the proposed method is given. The device contains an electronic emitter 1, forming an electron beam 2, a focusing electromagnetic lens 3, a welded product 4, over which a pulsating vapor stream 5 extends from a welding crater, a collector 6 of ion current, a voltage source 7, a leakage resistance 8, an amplifier limiter 9, frequency detector 10, amplifier 11, nominal signal level sensor 12, switch 13, electromagnetic lens power supply 14, electron beam power control unit 15, accelerating voltage source 16 eni The proposed method is carried out as follows. The electron beam 2, focused by the electromagnetic lens 3, passes through the pulsating vapor stream 5 and enters the welded product 4. The interaction of the beam 2 with the pulsating vapor stream 5 is accompanied by ionization of the latter. A pulsed ion current is detected by a collector 6. A leakage impedance 3 creates a voltage drop, which is fed to the input of the amplifier - limits 9. From the output of this element, the signal goes to the frequency detector 10 and after leaving it is summed with a reference signal from the sensor 12 which corresponds to the required depth of penetration. The resultant signal is fed to the amplifier 11 and, from its output, to the control circuit of the power supply source 14 of the lens 3 or, using the switch 13, to the control circuit of the electronically controlled power control unit 15 2. If, for any reason, the penetration depth during electron beam welding This then leads to a change in the magnitude of the control signal emitted from amplifier 11, and causes a change in the degree of focusing or a change in beam power, i.e. a change in heat input (if necessary, a change in the welding speed can be provided in known ways). The possibility of simultaneous change of all parameters is not excluded.

Claims (3)

Формула изобретенияClaim 1. Способ электроннолучевой сварки с контролем и регулированием глубины проплавления путем принудительного изменения погонной энергии элект-1. The method of electron beam welding with control and regulation of the depth of penetration by forcing changes in the linear energy of the electric 5 ронного пучка, отличающийс я тем, что> с целью повышения надежности контроля и регулирования глубины проплавления, погонную энергию электронного пучка изменяют в эависимости от сигнала, характеризующего величину частоты пульсаций парового потока в канале проплавления, и с учетом уменьшения частоты пульсаций парового потока ири увеличении глубины проплавления..5 carbon beam, characterized in that> in order to increase the reliability of control and regulation of the penetration depth, the linear energy of the electron beam is changed depending on the signal characterizing the frequency of the pulsations of the steam flow in the penetration channel, and taking into account the decrease in the frequency of pulsations of the steam flow and increasing penetration depth .. 2. Способ поп. 1, отличающий с я тем, что в качестве сигнала, характеризующего величину частоты пульсаций парового потока в канале проплавления, используют частоту пульсаций ионного тока, возникающего над свариваемым изделием в процессе электроннолучевой сварки.2. The method of pop. 1, characterized in that as a signal characterizing the value of the frequency of the pulsations of the steam stream in the penetration channel, use the frequency of pulsations of the ion current arising over the welded product in the process of electron beam welding. 3. Способ по π. 1, отличающийся тем, что в качестве сигнала, характеризующего величину частоты пульсаций парового потока в канале проплавления, используют частоту пульсаций тока вторичных электронов, возникающего над свариваемым изделием в процессе электроннолучевой сварки .3. The method according to π. 1, characterized in that as a signal characterizing the value of the ripple frequency of the steam stream in the penetration channel, use the ripple frequency of the current of secondary electrons arising over the welded product in the process of electron beam welding. ВНИИПИ Заказ 4568/16 Тираж 1148 ПодписноеVNIIIPI Order 4568/16 Circulation 1148 Subscription Филиал ППППатент, г. Ужгород, ул.Проектная,4Branch of PPPPatent, Uzhgorod, Project 4,
SU711615365A 1971-01-20 1971-01-20 Method of electronic beam welding with fusion depth control SU401105A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU711615365A SU401105A1 (en) 1971-01-20 1971-01-20 Method of electronic beam welding with fusion depth control

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU711615365A SU401105A1 (en) 1971-01-20 1971-01-20 Method of electronic beam welding with fusion depth control

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU401105A1 true SU401105A1 (en) 1981-06-23

Family

ID=20464480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU711615365A SU401105A1 (en) 1971-01-20 1971-01-20 Method of electronic beam welding with fusion depth control

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU401105A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2548910A (en) * 2016-04-01 2017-10-04 Rolls-Royce Power Eng Plc Method of manufacture

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2548910A (en) * 2016-04-01 2017-10-04 Rolls-Royce Power Eng Plc Method of manufacture

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS6486435A (en) Flood-gun device and method of neutralize charge on wafer
DE3923899A1 (en) METHOD FOR REGULATING THE HIT POSITIONS OF SEVERAL ELECTRON BEAMS ON A MOLT BATH
GB1444109A (en) Apparatus and method for generating x-rays
US3158733A (en) Focus control for electron beam heating
US3760144A (en) Optimum focusing in an electron beam welding machine
SU401105A1 (en) Method of electronic beam welding with fusion depth control
US3390249A (en) Vaporization monitoring apparatus
GB1126001A (en) Determination of vapor coating rate by x-rays
JPH0746585B2 (en) Ion beam device and ion beam forming method
US3691341A (en) Improvements to the controlling of focussing of electronic bombardment
EP0434018B1 (en) Electron accelerator
US4551606A (en) Beamed energy radiation control method and apparatus
JPH0542101B2 (en)
JPS55102230A (en) Automatic focusing device
SU1045777A1 (en) Charged particle autoemitter
SU733921A1 (en) Method of monitoring fusion depth during electron-beam welding
JPS56128558A (en) Double focusing mass spectrograph
JPH0681135A (en) Device for detecting abnormal irradiation with electron beam
JP2836224B2 (en) Focusing method of electron beam
EP0127706A1 (en) Beamed energy radiation control method and apparatus, and processes and equipment comprising said method and apparatus respectively
JPS56136285A (en) Electron beam welding apparatus
JPS55144389A (en) Method and apparatus for electron beam welding
SU1086969A1 (en) Device for irradiating with radioactive ions
AT263167B (en) Device for controlling the focusing of an electron beam
JPS5671589A (en) Charged particle beam processing device