Устройство для электронно-лучевой сварки Советский патент 1990 года по МПК B23K15/00 

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

Цель изобретения - повьш1ение технологичности изготовления устройства, снижение себестоимосгти, а также повышение стабильности работы устройства при сохранении точности совмещения пятна нагрева на изделии со стыком-свариваемых: кромок перед Сваркой.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - графики напряжения (U) источника синусоидального напряжения, отклоняющего тока ((,), напряжения на выходе нуль-детектора (.), напряжения на выходе удвоителя частоты (), напряжения (U ern) запуска генератора пилообразного напряжения на выходе одновибратора, напряжения (Uy.х) развертки электронно-лучевой трубки от времени; на фиг. 3 - осциллограммы вторично-эмиссионного сигнала на экране электронно-лучевой трубкк при несовпадении линии стыка с нулевой линией развертки тока I и магнитного потока ; на фиг. 4 - осциллограммы вторично-эмиссионного сигнала на экране электронно-лучевой трубки при совпадении линии стыка с

сл

QD О ГС

ас сд

jh.

нулевой линией тока развертки 1 и магнитного потока Ф, ,

На чертеже обозначены: ось свароч ного пучка 1 электронов, линия 2 стыка.

Устройство для электронно-лучевой сварки содержит отклоняющую электромагнитную систему 3, сетевой трансфор; матер 4, первый резистор 5, вкхпочен- ный последовательно с катушками отклоняющей системы, коллектор 6 вторичных электронов, второй резистор 7 выделения вторично-эмиссионного сигнала, конденсатор 8 отсечения постоянной составляющей вторично-эмиссионного сигнала, электронно-лучевую трубку 9, генератор 10 пилообразного напряжения, одновибратор 11, формирующий импульсы запуска генератора 10 пилообразного напряжения, удвоитель . 12 частоты, нуль-детектор 13.

На фиг. 3 показаны временная зависимость 14 магнитного потока Ф для случая отсутствия сдвига фаз между током отклонения Ig и магнитным потоком, импульсы 15 вторично- эмиссионного сигнала для этого случая, двойные осциллограммы 16 импульсов на экране электронно-лучевой трубки.для этого случая, временная зависимость 17 потока случая сдвига фаз между ф и I j на угол q).

импульсы 18 вторично-эмиссионного сигнала, двойные осциллограммы 19 импульсов на экране электронно-лучевой трубки для этого случая.

На фиг. 4 показаны временная зависимость 20 при О, временная зависимость 21 U при ( О, одиночная осциллограмма 22 импульса (совмещение осциллограммы двух импульсов) на экране электронно-лучевой трубки (f О, временная зависимость 23 потока ф| для случая сдвига фаз между (j и I на угол tf, временная зависимость р 24 при tfif О, одиночная осциллограмма 25 импульса (совмещение осциллограмм двух импульсов) на экране электронно-лучевой трубки Ч /О. .

Устройство для электронно-лучевой сварки работает следующим образом.

Пучок 1 электронов колеблется пер .пендикулярно к линии 2 стыка с по- мощ-ыо электромагнитной отклоняющей системы 3, по которой протекает ток I синусоидальной формы. Отклоняющая система 3 подключена к вторичной об

мотке трансфоратора 4 через последовательно включенные первый резистор 5. При пересечении поисковым пучком электронов линии 2 стыка ток вторичных электронов, попадающих на коллектор 6, уменьшается, так как часть первичных электронов проникает в зазор между кромками и вторичные электроны экранируются кромками и не попадают на коллектор 6 вторичных электронов. Ток в цепи коллектора 6 замыкается через второй резистор 7 на корпус, создавая на этом резисторе паде- 5 ние напряжения U, которое через конденсатор 8 подается на отклоняющие пластины Y-Y электронно-лучевой трубки 9. Пластины электронно-лучевой трубки 9 Х-Х подключены к выходу генератора 10 пилообразного напряжения, который запускается запускающими импульсами, формируемыми одно- вибратором 11, вход которого подключен к выходу удвоителя 12 частоты, который удваивает частоту напряжения, поступающего с нуль-детектора, вход которого подключен к вторичной обмотке сетевого трансформатора.

Нуль-детектор может быть реализован либо на операционном усилителе, либо с помощью специализированной микросхемы компаратора. Один из возможных вариантов реализации удвоителя частоты приведен на фиг. 1. Для его реализации в таком виде потребовалось дв а элемента ИЛИ-НЕ и два одновибратора типа АГ1. Одновибрато- ры запускаются положительными перепадами напряжения и генерируют импульсы длительностью, равной -четверти периода синусоидального напряжения.

Первый резистор 5 введен для уменьшения фазового сдвига между то0

5

0

5

0

ком Ij,, протекающим по катушкам от- 45 клоняющей системы, и напряжением на вторичных обмотках сетевого трансформатора 4 до нескольких градусов.

0

5

.Так как

arctg |-,

где г,

2fL, то увеличение R ведет к уменьшению Ч САВ Например, в устройстве совмещения установки ЭЛА-15 при индуктивности катуше.к отклоняющей системы, равной 1,5 мГ, и собственном активном сопротивлении 2 Ом угол сдвига на частоте 50 Гц составил примерно 13 . Увеличение активного сопротивления внешнего резистора до 20 Ом уменьшает сдвиг до

1 . На точность совмещения наличие фазового сдвига не оказывает влияния Уменьшение фазового сдвига повышает удобство наблюдения момента совмещения, т.е. совмещение импульсов происходит примерно в центре экрана электронно-лучевой трубки, а не в стороне от центра. Это становится ясным при рассмотрении фиг. 3 и 4 и их описания. Не имеет значения, будет ли происходить сдвиг магнитного

потока

(| относительно тока

или

ношению к току 1 (временная зависимость 20), то вторично-эмиссионные импульсы 21 при графическом построении належатся друг на друга и дадут на экране электронно-лучевой трубки только один сигнал 22. Если поток Ф сдвинут по фазе на угол ( относительнапряжение развертки Up относительно но тока 1 (временная зависимость 23),

Тр, или то и другое будет происходить одновременно, эффект будет один и тот же - сдвиг импульсов по временной развертке на экране электроннолучевой трубки. В известных отклоня{5 то вторично-эмиссионные импульсы 24 также наложатся друг на друга и дадут на экране трубки также только один сигнал 25, лишь сдвинутый по оси Х-Х относительно импульса 22.

ющих системах сдвиг между I и

Ф н

частоте 50 Гц достаточно мал и составляет менее ° .

Процесс совмещения -пучка электронов с линией стыка при использовании предлагаемого устройства осуще- ствляется следующим образом. Если линии 2 стыка не совпадают с плоскостью симметрии отклоняющего магнитного потока ф, то сигналы U оказываются сдвинутыми по фазе относително моментов перехода магнитного потока ф через нуль. Если магнитный поток ф не имеет сдвига по фаз.е относительно тока I , то имеет место зависимость 14, показанная сплошной линией. Если спроецировать моменты времени, соответствующие импульсам 15 - максимальным значениям U, на ось времени t зависимости I f(t), то (как следует из построений, выполненных на фиг. 3) на экране электронно-лучевой трубки 9 будут получены двойные осциллограммы 16, расстояние между которыми тем больше, чем дальше сдвинута линия стыка 2 относительно плоскости симметрии отклоняющего магнитного потока ф , а следовательно, и пучка.

Если магнитный поток ф. сдвинут по фазе на угол ц7 относительно I (временная зависимость 17), то импульсы 18 также соответственно сдвигаются по фазе, а на экране электронно-лучевой трубки будут также получены двойные осциллограммы 19, лишь несколько сдвинутые относительно осциллограммы 16 по оси Х-Х трубки.

На фиг. 4 рассмотрена ситуация, когда линия стыка совпадает с-плос1590285

костью симметрии отклоняющего магнитного потока д отклоняющей катушки 3 и -соответственно с нулевой линией

,

Если магнитный Фр не имеет сдвига фазы по ототклоняюшего тока поток

to

ношению к току 1 (временная зависимость 20), то вторично-эмиссионные импульсы 21 при графическом построении належатся друг на друга и дадут на экране электронно-лучевой трубки только один сигнал 22. Если поток Ф сдвинут по фазе на угол ( относительно тока 1 (временная зависимость 23),

о но тока 1 (временная зависимость 23)

нна

{5 то вторично-эмиссионные импульсы 24 также наложатся друг на друга и дадут на экране трубки также только один сигнал 25, лишь сдвинутый по оси Х-Х относительно импульса 22.

20 Следовательно, осциллограммы на экране электронно-лучевой трубки будут сдвоенными, т.е. совмещенными вдоль оси Х-Х лишь в том случае, если линия стыка свариваемых кромок совпа25 дает с нулевой линией отклоняющего тока IP. Рассмотренное состояние не изменится, если пилообразное напряжение развертки будет иметь фазовьш сдвиг на какой-то угол по отношению

30 к току, протекающему по катушкам отклоняющей системы, за исключением того, что картина на экране осциллографа сдвинется по оси Х-Х на величину, пропорциональную углу сдвига. Таким образом, оператор должен добиться совмещения вдоль оси Х-Х электронно-лучевой трубки осциллограмм вторично-эмиссионных импульсов, что одновременно св1адетельствует о последующем попадании пучка электронов в стык свариваемых кромок при отключении питания сетевого трансформатора 4 или отклоняющей системы 3 от обмотки трансформатора 4 (фиг. 1),

35

40

В том случае, когда в развертывающих системах электронно-лучевой трубки имеют место фазовые сдвиги, это не приводит к каким-либо нарушениям принципа совмещения пятна.нагрева со стыком свариваемых кромок. Это позволяет использовать осциллограф с электромагнитным отклонением луча. Трубка с электростатическим отклонением выбрана для упрощения изложения сути работы предлагаемого устройства. Совмещение пучка электронов со стыком свариваемьтх кромок может осуществляться перемещением .

изделия или пушки, а также введением в ток IP постоянной составляющей. Положительный эффект от использо.вания устройства по сравнению с известным достигается за счет исключения пик-трансформатора и за счет повышения технологичности и снижения себестоимости. Устранение импульсных помех по цепям питания для окружающих устройств, источником которых являлся пик-трансформатор, и некоторое снижение потребления энергии устройством повьппают точность устройства.

I

Формула изобретения

Устройство для электронно-лучевой сварки, содержащее электронную пушку с электромагнитной отклоняющей системой, источник синусоидального напряжения, электрически связанный с электромагнитной отклоняющей системой электронной пушки, резистор.

включенный последовательно с электромагнитной отклоняющей системой, коллектор вторичных электронов, элект- ронно-лучевую трубку, вход которой связан с коллектором вторичных электронов через конденсатор, генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен к входу временной

развертки электронно-лучевой трубки, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения технологичности изготовления устройства, снижения себестоимости, а также повышения стабильности работы устройства при сохранении точности совмещения пятна нагре- .ва на изделии со стыком свариваемых кромок при сварке, оно снабжено последовательно соединенными нульдетектором, удвоителем частоты, од- йовибратором, причем вход нуль-детектора соединен с вькодом источника синусоидального напряжения, а выход одновибратора связан с входом генератора пилообразного напряжения.

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для совмещения пятна нагрева на изделии со стыком свариваемых кромок при электронно-лучевой сварке. Цель изобретения - повышение технологичности и снижение трудоемкости изготовления устройства. Устройство содержит электронный излучатель с электромагнитной отклоняющей системой, источник синусоидального напряжения, электрически связанный с электромагнитной отклоняющей системой, коллектор вторичных электронов и электронно-лучевую трубку, электрически связанную с коллектором вторичных электронов. К источнику синусоидального напряжения подключены последовательно включенные нуль-детектор, удвоитель частоты, одновибратор, генератор пилообразного напряжения, вход которого подключен к выходу одновибратора, а выход соединен с входом временной развертки электронно-лучевой трубки. Процесс наведения пучка электронов на стык состоит в совмещении на электронно-лучевой трубке двух осциллограмм вторично-эмиссионных импульсов. Устройство повышает стабильность выделения стыка путем устранения импульсных помех. 4 ил.

тпг W

Фиг. /

/

Фиг.З

22

}l

Z5

L

Ц.

iiK

21,2ft 2f

Ж Wt

Ы

//

// // // //

у

Фиг.