Устройство для электронно-лучевой сварки Советский патент 1989 года по МПК B23K15/00 

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для наведения пучка на стык при электроннолучевой сварке.

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства при сохранении точности совмещения пятна нагрева на изделии со стыком свариваемых кромок перед сваркой и повышение эксплуатационной надежности.

На фиг..1 приведена принципиальная электрическая схема устройства для электронно-лучевой сварки; на фиг. 2 -.формы сетевого напряжения сетй отклоняющего тока 1, напряжения на выходе пик-трансформатора и„„, напряжения пластинах электронно-лучевой трубки осциллографа; на фиг. 3- осциллограммы вторично-эмиссионного сигнала на экране электронно-лучевой трубки осциллографа при несовпадении линии стыка с нулевой линией развертки тока „ и магнитного потока Ф ; на фиг. 4 - то же, при совпадении линии стыка с нулевой линией тока развертки Ig и магнитного потока 9 .

Устройство содержит отклоняклцую электромагнитную систему 1, сетевой трансформатор 2, первьй резистор 3, включенный последовательно с катушками отклоняклцей системы, коллектор 4 вторичных электронов, второй резистор 5 вьделения вторично-эмиссиCD О)

;о

Од

31496961

онного сигнала, проходную емкость 6, электронно-лучевую трубку 7, генератор 8 пилообразного напряжения, пик-трансформатор 9, третий резистор

10ограничения тока пик-трансформатора. На фиг, 1 показаны также ось

11сварочного пучка электронов и линия 12 стыка на свариваемом изделии 13..

На фиг, 3 показаны временная ,- зависимость 14 магнитного потока Ф при отсутствии сдвига фаз между током отклонения 1 и магнитным потоком, импульсы 15 вторично-эмиссион- 15 ного напряжения, двойные осциллограммы 16 импульсов на экране электроннолучевой трубки, временная зависимость 17 потока Фд для случая сдвига фаз между ф, и 1 на угол (j , 20 импульсы 18 вторично-эмиссионного напряжения, двойные осциллограммы

19импульсов на экране электронно- лЗуевой трубки.

На фиг. 4 показаны зависимость 25

от времени при tp О, временная зависимость 21 U при (f О, одиночная осциллограмма 22 импульса (совмещение осциллограмм

двух импуЛьсов) на экране электрон- ЗО но-лучево й трубки npti ( О, временная зависимость 23 потока Рд для случая сдвига фаз меаду и Iff на угол (f , временная зависимость 24 Фд при ср 0, одиночная ос- , циллограмма 25 импульса (совмещение осциллограмм двух импульсов) на экране электронно-лучевой трубки при Cf 0.

Устройство для электронно-лучевой -Q сварки работает следующим образом.

Пучок 11 электронов колеблется перпендикулярно линии 12 стыка с помощью электромагнитной отклоняющей системы 1, по которой протекает ток

l., синусоидальной формы. Отклоняю45

щая электромагнитная система 1 подключена к одной из вторичных обмоток

сетевого трансформатора 2 через первый резистор 3. При пересечении поисковым пучком 11 электронов линии 12 50 стыка ток вторичных электронов, попадающих на коллектор 4 вторичных электронов, уменьшается, так как часть первичных электронов проникает в зазор меязду кромками и вторичные эле- 55 ктроны экранируются кромками и не попадают на коллектор 4 вторичных электронов. Ток в цепи коллектора 4

0

5 0

5

О

Q

5

0 5

замьжается через второй резистор 5 на корпус, создавая на этом резисторе падение напряжения Uj, которое через проходную емкость 6 подается на отклоняющие пластины Y-Y электронно-лучевой трубки 7. Пластины Х-Х электронно-лучевой трубки 7 подключены к выходу генератора 8 пилообразного напряжения, работа которого синхронизируется импульсами пик-трансформатора 9, подключенного к второй обмотке сетевого трансформатора 2 через- токоограничительный третий резистор 10.

Первый резистор 3 введен для уменьшения фазового сдвига между током Ij, протекающим по катушкам отклоняющей электромагнитной системы, и напряжением на вторичных обмотках сетевого трансформатора 2 до нескольких градусов.

Гь

Так как (f arctg ,

где г. 2 H fL,

(1)

то увеличение R ведет к уменьшению (| j4g . Например, в устройстве совмещения установки ЭЛА-15 при индуктивности катушек отклоняклцей системы 1,5 мГ и собственном активном сопротивлении 2 Ом угол сдвига на частоте 50 Гц равен 13. Увеличение активного сопротивления внешнего резистора до 20 Ом уменьшает сдвиг до 1°, Компенсация уменьшения тока в катушках из-за увеличения активного сопротивления не представляет трудностей при питании отклоняющей системы от отдельной обмотки сетевого трансформатора. При величинах фазового сдвига в несколько градусов практически можно считать, что импульсы пик-трансформатора совпадают с максимумами тока в катушках отклоняющей системы, что отражено на фиг. 2.

На точность совмещения пучка 11 электронов со стыком наличие фазового сдвига не оказьшает влияния. Уменьшение фазового сдвига повышает удобство наблкдения момента совмещения, так как совмещение импульсов происходит примерно в центре экрана электронно-лучевой трубки осциллографа, а не в стороне от центра (фиг.З и 4). Не имеет значения, происходит ли сдвиг магнитного потока 9о отно- сител но тока 1., или напряжения развертки Up относительно 1, или то и другое происходит одновременно.

так как в результате получают сдвиг импульсов по временной развертке на экране электронно-лучевой трубки. В известных отклоняющих системах сдвиг между 1 и ф, на частоте 50 Гц достаточно мал и составляет менее 1°.

Совмещение пучка электронов с линией стыка при использовании устройства для электронно-лучевой сварки осуществляется следуницим образом

Если линия 12 стыка не совпадает с плоскостью симметрии отклоняющего магнитного потока , то сигналы и оказываются сдвинутыми по фазе относительно моментов перехода магнитного потока Фд через нуль. Если магнитный поток ф не имеет, сдвига по фазе относительно тока I , то имеет место зависимость 14, показанная сплошной линией. Если спроектировать моменты времени, соот- ветствующие импульсам 15 (максимальным значениям U), на ось времени зависимости 1 f(t), то (как следует из построений, выполненных на фиг . 3) на экране электронно-лучевой трубки 7 получаются двойные осциллограммы 16, расстояние между которыми тем больше, чем дальше сдвинута линия 12 стыка относительно плоскости симметрии отклоняюще

магнитного потока

Фа следова

тельно, и пучка. Если магнитный поток 9о сдвинут по фазе на yranCf от- носительно 1 (временная зависимость 17), то импульсы 18 также сдвигаются по фазе, а на экране электронно-лучевой трубки 7 также получаются двойные осциллограммы 19, несколько сдвинутые относительно осциллограммы 16 По оси Х-Х трубки.

На фиг. 4 рассмотрен вариант, когда линия стыка совпадает с плоскостью симметрии отклоняющего магнит- ногояотока Рд отклоняющей электромагнитной системы 1и с нулевой линией

отклоняющего тока 1р. Если магнитныйпоток Фд не имеет сдвига фазы по отношению к току Ij, (временная зависимость 20), то вторично-эмиссионные импульсы 21 при графическом построении накладываются друг на друга и дают на экране электронно-лучевой трубки только один сигнал 22. Если поток Фд сдвинут по фазе на угол ( относительно тока 1д (временная зависимость 23), то вторично-эмиссионные импульсы 24 также накладываются друг на друга и дают на экране.трубки также только один сигнал 25, сдвинутый по оси Х-Х относительно импульса 22. Следовательно, осциллограммы на экране электронно-лучевой трубки сдвоены, т.е. совмещены вдоль оси Х-Х лишь в том случае, если линия стыка свариваемых кромок совпадает с нулевой линией отклоняющего тока Ig. Рассмотренное состояние не изменяется, если пилообразное напряжение развертки имеет фазовый сдвиг

на какой-то угол по отношению к току, протекающему по катушкам отклоняклцей системы, за исключением того, что картинка на экране осциллографа сдвигается по оси ХтХ на величину,

пропорциональную углу ci фазового сдвига. Таким образом, оператор должен добиться совмещершя вдоль оси Х-Х электронно-лучевой трубки двух осциллограмм вторично-эмиссионных импульсов. Когда в развертьшающих системах электронно-лучевой трубки име- , ют место фазовые сдвиги, это не приводит к каким-либо нарушениям прин-. ципа совмещения пятна нагрева со стыком свариваемых кромок, что позволяет использовать осциллограф с элект- ромагнитньм отколонением луча. Трубка с электростатическим отклонением выбрана для упрощения изложения принципа работы устройства. Совмещение пучка электронов со стыком свариваемых кромок может осуществляться перемещением изделия или пушки, а также

40

45

50

55

введением в ток 1 постоянной составляющей.

Положительный эффект ст использования изобретения достигается за счет исключения из устройства ряда электронных компонентов, в том числе трудоемкого в изготовлении и малонадежного в эксплуатации дорогостоящего трансформатора, уменьшения операций по настройке, повьш1ения экс- плуата1ционной надежности. Формула изобретения

Устройство для электронно-лучевой сварки, содержащее электронную пушку с электромагнитной отклонякнцей системой, источник синусоидального напряжения, электрически связанный с электромагнитной отклоняющей системой электронной пушки, коллектор :вторичных электронов, электронно-лучевую трубку, электрически связанную с коллектором вторичных электронов, чающееся тем, что, с целью упрощения конструкции при сохранении точности совмещения пятна нагрева на изделии со стыком свариваемых кромок перед сваркой и повышения эксплуатационной надежности, устройство снабжено первым резистором, включенным последовательно с

электромагнитной отклоняющей системой, пик-трансформатором, первичная обмотка которого подключена к источнику синусоидального напряжения через второй резисторi а также генератором пилообразного напряжения, выход которого подключен к входу временной развертки электронно-лучевой трубки, а вход - к вторичной обмот- : ке пик-трансформатора.

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для наведения пучка на стык при электронно-лучевой сварке. Цель изобретения - упрощение конструкции устройства при сохранении точности совмещения пятна нагрева на изделии со стыком свариваемых кромок перед сваркой и повышение эксплуатационной надежности. Устройство содержит электронную пушку с электромагнитной отклоняющей системой, источник синусоидального напряжения, электрически связанный с электромагнитной отклоняющей системой через резистор. Блок совмещения пучка со стыком включает коллектор вторичных электронов, пиктрансформатор, генератор пилообразного напряжения и электронно-лучевую трубку. При сканировании пучком электронов перпендикулярно стыку на экране электронно-лучевой трубки возникают импульсы вторичной эмиссии. Для наведения пучка на стык оператор должен совместить в один два импульса вторичной эмиссии. Устройство позволяет сократить стоимость и время настройки путем упрощения его конструкции. 4 ил.

2208,50Гц

Фив. /

и сети . /

И.х

- -. ,/-

: иОЬ

е I I Ofc 11 I

I , ,

Uli. iiv

9

2П5

21 /«

- .

//

Ой/г