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

Изобретение относится к электроннолучевой технологии и может быть использовано в тех отраслях промышленности, где производят сварку изделий большой толщины.

Цель изобретения - увеличение тепло- вложения при сварке с одновременным предотвращением появления дефектов в сварном шве, вызываемых пробоями в электронном излучателе при однопроходной сварке деталей толщиной более 150 мм.

На чертеже показана принципиальная блок-схема предлагаемой установки.

Электрическая цепь содержит технологический электронный излучатель 1, последовательно связанные с ним высоковольтные выпрямители 2 и 3 и электронные лампы 4 и 5. а также делители 6-8 напряжения и импульсную схему 9 защиты. Делитель 6 встроен в цепь параллельно излучателю 1 и через импульсную схему 9 защиты и схемы 10 и 11 управления электронных ламп 4 и 5 связан с их управляющими электродами. Схемы 10 и 11 управления содержат, в частности, усилители AI и Аз, пороговые схемы А2 и А4 и транзисторы Ti и Та, а также резисторы Рз и блоки опорных напряжений Uon. Делители 7 и 8 встроены в цепь параллельно источникам питания, в состав которых входят соответственно выпрямитель 2 с лампой 4 и выпрямитель 3 с лампой 5. При этом выход делителя 7 через схему 10 управления связан с управляющим электродом лампы 4. а выход делителя 8 через схему 11 управления связан с управляющим электродом лампы 5. Аноды ламп 4 и 5 связаны с управляющими электродами этих ламп через варисторы 12 и 13 соответственно, т.е. через нелинейные элементы, вольтампер- ные характеристики которых подобны вольтамперной характеристике стабилитрона, но которые допускают использование значительно больших импульсных токов и предельных напряжений (например, вари- стор СН2-2-1000 начинает проводить ток при напряжениях около 1000 В). В качестве ламп 4 и 5 применены пролетные пентоды ПП-2/85. Максимальное напряжение для этих ламп равно 8В кВ, а допустимая мощность рассеяния на аноде равна 20 кВ (могут быть использованы лампы, например, типа ПП-7, ЭЛВ-200), Их аноды и управляющие электроды соединены через столбы, собранные из варисторов типа СН2-2. Выходные же каскады управления выполнены на лампах ПП1 -0.5/20. Выпрямитель 2 и лампа 4 в сочетании со схемой 10 управления и делителем 7 образуют стабилизированный источн«лк питания. Другой такой же стабилизированный источник питания образуют в прямитель 3, лампа 5, схема 11 управления и делитель 8. Эти стабилизированные источники встроены в цепь последовательно так, что на излучатель 1 может быть приложено их суммарное напряжение. Ток генерируемого при этом электронного пучка остается неизменным, а мощность может возрастать за счет использования обоих источников. Но при этом режим работы электронных 0 ламп становится более тяжелым, например при ускоряющем напряжении 160 кВ и допустимой по ГОСТу 10%-ной нестабильности промышленной сети колебания напряжения могут составить 32 кВ. При ра- 5 боте лампы в линейном режиме на ней падает около 40 кВ (сетевое напряжение 32 кВ, напряжение на лампе не менее 2 кВ, пульсации напряжения до 5 кВ) и, следовательно, при токе около 1 А на лампе должна 0 выделиться мощность около 40 кВт. Наличие двух ламп обеспечивает рассеивание этой мощности и решает проблему электрической прочности проходного элемента. Для распределения мощности в примерно 5 одинаковых долях между лампами 4 и 5 используются их выпрямители 2 и 3 соответст- венно. При пробое в излучателе, 1 импульсная схема 9 защиты обеспечивает синхронное запирание ламп 4 и 5 (в про- 0 стейшем случае в качестве схемы 9 используют ждущий мультивибратор). Чтобы исключить возможность случайного неодновременного запирания ламп 4 и 5, их аноды и управляющие электроды соединены через 5 варисторы 12 и 13.

Установка работает следующим образом.

В режиме стабилизации ускоряющего напряжения делители 7 и 8 измеряют выход- 0 ное напряжение своих источников питания и передают сигнал на входы усилителей А1 и A3. Эти сигналы сравниваются с опорными напряжениями. Разностные напряжения усиливаются усилителями AI и Аз и управля- 5 ют через выходные каскады Лт и Л2 регулирующими лампами 4 и 5 таким образом, чтобы скомпенсировать изменения еыход- ных напряжений обоих стабилизаторов. В этом режиме работы схемы 9, А2 и А нахо- 50 дятся в ждущем режиме, транзисторы Ti и Т2 закрыты и не оказывают влияния на работу стабилизаторов напряжения. При электрическом пробое в технологической пушке напряжение на делителе 6 резко уменьша- 55 ется, так как внутреннее сопротивление пушки становится ничтожно мало в сравнении с внутренним сопротивлением ламп. Напряжение источников питания прикладывается к лампам 4 и 5. но ток в цепи в начальный момент пробоя не увеличивается

вследствие их пентодных характеристик и инерционности усилителей обратной связи AI и АЗ. Импульсная схема 9 защиты опрокидывается и через световолоконные каналы и пороговые схемы А2 и А открывает транзисторные ключи Ti и Т2, которые закорачивают запирающие напряжения ламп Л i и Л2. Лампы Л1 и Л2 открываются и закрывают лампы 4 и 5. Напряжение на пушке при этом полностью отсутствует. Через корот- кий промежуток времени импульсная схема 9 возвращается в исходное состояние и напряжение на пушке восстанавливается.

Варисторы 12 и 13 предотвращают возникновение перенапряжения на лампах, ко- торое может возникнуть из-за неидентичности характеристик ламп 4 и 5, а также каналов их управления. При увеличении напряжения на одной из ламп (например на лампе 4) выше некоторого значения и варисторы 12 откроются, на резисторе Ra увеличится положительное напряжение и лампа приоткроется. Напряжение-на аноде лампы застабилизируется при этом на уровне U.

Описанные особенности установки иск- лючают влияния электрических пробоев в излучателе на стабильность сваррчного процесса, в связи с тем исключаются такие дефекты сварного шва, как кратеры, возни- кающие при мгновенном отключении пучка, а увеличение мощности обеспечивает про- плавление глубиной более 150 мм.

Технико-экономическая эффективность предлагаемой установки определяется возможностью бездефектной однопроходной сварки изделий толщиной более 150 мм.

Формула изобретения

Установка для электронно-лучевой сварки, содержащая последовательно соединенные электрически высоковольтный выпрямитель, электронную лампу с управляющим электродом и цепями управления и технологический электронный излучатель, а также делитель напряжения, встроенный в электрическую цепь установки параллельно излучателю, отличающаяся тем, что, с целью увеличения тепловложения при сварке с одновременным предотвращением появления дефектов в сварном шве, вызываемых пробоями в электронном излучателе при однопроходной сварке деталей толщиной более 150мм, установка снабжена дополнительным высоковольтным выпрямителем и дополнительной электронной лампой с управляющим электродом и цепями управления, а также двумя дополнительными делителями напряжения и импульсной схемой защиты, причем один дополнительный делитель напряжения подключен одним из выводов к отрицательному полюсу дополнительного высоковольтного выпрямителя, а другим выводом подключен к катоду дополнительной электронной лампы, другой дополнительный делитель встроен в электрическую цепь установки параллельно излучателю и одно из его плеч электрически связано с входом импульсной схемы защиты, а управляющие электроды.электронных ламп электрически связаны через свои цепи управления с выходом импульсной схемы защиты и со своими анодами через варисторы.

Изобретение относится к электронно-лучевой технологии и может быть использовано в тех отраслях промышленности, где производят сварку изделий большой толщины. Цель изобретения - увеличение тепловложения при сварке с одновременным предотвращением появления дефектов в сварном шве, вызываемых пробоями в электронном излучателе при однопроходной сварке деталей толщиной более 150 мм. Установка содержит электронный излучатель 1 и два последовательно включенных стабилизированных источника питания, содержащих соответственно высоковольтные выпрямители 2 и 3, электронные лампы 4 и 5, делители 6 и 7 напряжения и схемы 10 и 11 управления. Перенапряжения на лампах 4,5 (при пробоях в излучателе 1) предотвращают варисторы 12, 13, встроенные между анодами и управляющими электродами этих ламп. 1 ил.