СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКОЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Советский патент 1994 года по МПК B23K15/00 

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для управления процессом электронно-лучевой сварки преимущественно никелевых жаропрочных сплавов.

Цель изобретения - повышение качества сварных швов путем уменьшения нестабильности глубины проплавления.

На фиг. 1 изображена функциональная схема реализации способа; на фиг. 2 показаны графики токов в различных точках устройства, поясняющие принципы работы схемы.

Устройство для осуществления способа электронно-лучевой сварки содержит стабилизатор 1 тока луча и компаратор 2 сквозного тока, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам сумматора 3. Выход сумматора 3 подключен к блоку накала 4 катода 5 пушки 6. Для контроля тока луча использован датчик 7 тока луча в виде резистора R₁, установленного последовательно с источником 8 ускоряющего напряжения, подключенного к катоду 5.

Датчик 9 тока сквозного проплавления нагружен на переменный резистор 10, движок которого подключен к входу компаратора 2. К выходу компаратора 2 подключены последовательно соединенные одновибратор 11 и устройство 12 ввода-вывода, выход которого подключен к неинвертирующему входу стабилизатора 1, в то время как его инвертирующий вход связан с выходом датчика 7 тока луча. Электронный пучок 13 сваривает изделие 14.

Сущность способа заключается в следующем.

Задают ток луча исходя из технологических условий на данный материал и толщину. Обеспечивают его поддержание на заданном уровне источником 8 ускоряющего напряжения с помощью стабилизатора 1 тока луча посредством сумматора 3 и блока накала 4 катода 5. Значение тока луча, снимаемое с сопротивления R₁ и подаваемое на инвертирующий вход в стабилизатор 1, поддерживается в стабилизаторе постоянным и служит эталонным напряжением сумматора 3.

Электронный пучок 13, проходя через изделие 14, попадает на датчик 9 тока сквозного проплавления, при этом величина сквозного тока поступает на компаратор 2. В компараторе 2 формируются прямоугольные импульсы управления I_упр из импульсов сквозного тока I_скв, как показано на участках а и b. Длительность импульсов управления I_упр задают равной длительности импульсов тока сквозного проплавления, амплитуду импульсов управления выбирают экспериментально из условия уменьшения провисания корня шва в виде капель и исходя из напряжения питания компаратора. Сигнал с выхода компаратора 2 подают на второй вход сумматора 3, на первый вход которого подают напряжение с выхода стабилизатора 1 тока луча. В процессе сварки контролируют ток луча, подавая его на один из входов стабилизатора 1, выделяя среднюю составляющую I_ср тока луча. Неинвертирующий вход стабилизатора 1 подключен к устройству 12 ввода-вывода, выходное напряжение которого определяет величину тока луча I_л. Увеличение выходного напряжения устройства 12 ввода-вывода вызывает увеличение тока луча I_л. При появлении сквозного тока импульс компаратора 2 включает одновибратор 11, который выключает устройство 12 ввода-вывода, уменьшая ток луча. При отсутствии сквозного тока одновибратор переходит в исходное состояние, а устройство 12 ввода-вывода увеличивает ток луча.

При появлении сквозного тока ограничивают одновибратором 11 ток луча. Диапазон изменения напряжения на неинвертирующем входе стабилизатора 1 не превышает 2% и определяется временем ввода-вывода тока луча. Этим обеспечивают изменение тока луча в диапазоне от максимального до минимального значения.

Таким образом, стабилизатор 1 тока луча автоматически поддерживает заданное значение среднего тока луча, которое является эталонным напряжением сумматора 3. На входы сумматора 3 подают и в нем сравнивают две переменных величины, одна из которых медленно меняющаяся (средняя составляющая I_ср тока луча, которую уменьшают, как показано на фиг. 2, на участках а и b, а вторая - импульс I_упр управления, которая изменяется на порядок быстрее. Разность этих величин с выхода сумматора выводят на блок накала, изменяя в обратной зависимости ток луча.

Способ управления электронно-лучевой сваркой и устройство для его осуществления были опробованы при сварке никелевого сплава типа ЭП 708 толщиной 8 мм. Сварка производилась на установке ЭЛУ-5, снабженной энергоблоком БЭП, при ускоряющем напряжении 60 кВ с заданным током луча 24 мА. При этом скорость сварки составляла 7 м/ч. Ток луча контролировался в стабилизаторе и ограничивался частотой 20 Гц, при этом диапазон колебаний тока не превышал 2% .

Достоинством способа является возможность сварки никелевых сплавов с обратным формированием шва с уменьшением нестабильности амплитуды глубины проплавления до величин не более 1% . Для сварки не требуется стабилизированного оборудования. Устройство не требует дополнительной регулировки при смене режима сварки. Система управления компенсирует внешние возмущения в виде помех по питающей сети. Система управления может работать как в режиме сквозного проплавления, так и без него. Обратное формирование шва стабильно без существенного провисания шва. При этом система управления не вносит дополнительных колебаний тока луча, благодаря двуступенчатому регулированию тока. (56) Заявка Японии N 57-39879, кл. В 23 К 15/00, 1982.

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для управления процессом электронно-лучевой сварки преимущественно никелевых жаропрочных сплавов. Цель изобретения - повышение качества сварных швов путем уменьшения нестабильности глубины проплавления. Измеряют ток луча и сквозной ток. При этом выделяют среднее значение тока луча и уменьшают его при появлении сквозного тока. Ток луча изменяют в соответствии с разностью между средним уменьшенным значением тока луча и нормализованными импульсами сквозного тока. Устройство содержит датчики сквозного тока и тока луча, стабилизатор, одновибратор, устройство ввода-вывода, компаратор сквозного тока, сумматор, блок накала катода пушки. Качественное формирование корня шва обеспечивается путем двухступенчатого регулирования тока луча. 2 с. п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ управления электронно-лучевой сваркой, заключающийся в том, что измеряют ток луча и ток сквозного проплавления, из импульсов тока сквозного проплавления формируют импульсы управления и изменяют ток луча, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварных швов путем уменьшения нестабильности глубины проплавления, выделяют среднее значение тока луча, уменьшают его при появлении тока сквозного проплавления и определяют разность между средним уменьшенным значением тока луча и импульсами управления, по величине которой изменяют ток луча. 2. Устройство для управления электронно-лучевой сваркой, содержащее компаратор, вход которого связан с датчиком тока сквозного проплавления, датчик тока луча и блок накала катода пушки, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит последовательно соединенные одновибратор, устройство ввода-вывода, стабилизатор тока луча и сумматор, причем вход одновибратора соединен с выходом датчика тока сквозного проплавления, выход устройства ввода-вывода соединен с неинвертирующим входом стабилизатора тока луча, инвертирующий вход которого соединен с выходом датчика тока луча, выход стабилизатора тока луча соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу компаратора датчика тока сквозного проплавления, а выход сумматора соединен с входом блока накала катода пушки.