Устройство для электронно-лучевой сварки
(19)RU(11)1037497(13)C(51) МПК 6 B23K15/00Статус: по данным на 27.12.2012 - прекратил действиеПошлина:
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКИ
Изобретение относится к электроннолучевой сварке, в частности, к оборудованию для ее выполнения. Известно устройство для электроннолучевой сварки, содержащее электроннолучевую пушку, систему перемещения луча вдоль и поперек направления сварки и систему управления токами фокусирующей линзы и луча. Недостатком устройства является невозможность его использования для регулирования термического цикла в зоне сварки. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для электроннолучевой сварки, содержащее электроннолучевую пушку, систему отклонения луча вдоль направления сварки с генератором колебаний, систему отклонения луча поперек направления сварки с генератором пилообразных колебаний с соотношением частот колебаний генераторов, равным 2:1, и системы управления токами фокусирующей линзы и луча с источниками питания. Недостатком устройства является невысокое качество сварного соединения из-за невозможности регулирования термического цикла в зоне сварки и некачественного формирования сварного шва. Целью изобретения является повышение качества сварного соединения путем регулирования термического цикла в зоне сварки и улучшения формирования сварного шва. Поставленная цель достигается благодаря тому, что в устройстве для электроннолучевой сварки, содержащем электроннолучевую пушку, систему отклонения луча вдоль направления сварки с генератором колебаний, систему отклонения луча поперек направления сварки с генератором пилообразных колебаний с соотношением частот колебаний генераторов, равным 2;1, и систему управления токами фокусирующей линзы и луча с источниками питания, генератор колебаний системы отклонения луча вдоль направления сварки выполнен с возможностью изменения тока по закону i=Imах(sinft), где I - ток источника генератора колебаний; Imах - амплитудное значение тока; t - время; f - частота колебаний, а источники питания систем управления токами фокусирующей линзы и луча выполнены в виде генераторов пилообразных колебаний с частотой, равной частоте колебаний генератора системы отклонения луча вдоль направления сварки. На фиг.1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 и 5 - кривые изменения тока системы отклонения луча в направлении сварки и поперек этого направления, а также тока фокусировки луча; на фиг.3 и 6 - траектории луча на поверхности изделия при воздействии систем отклонения луча; на фиг.4 и 7 - кривые изменения удельной плотности теплового потока в пятне нагрева в направлении осей Х и Y. Устройство содержит электроннолучевую пушку (на чертеже не показана), систему 1 отклонения луча вдоль направления сварки с генератором колебаний (на чертеже не показан), систему 2 отклонения луча поперек направления сварки с генератором пилообразных колебаний (на чертеже не показан) с соотношением частот колебаний генераторов, равным 2:1, и систему 3 и 4 управления токами фокусирующей линзы и луча с источниками питания (на чертеже не показан). Генератор колебаний системы 1 отклонения луча вдоль направления сварки выполнен с возможностью изменения тока по закону I=Imах(sinft). Источники питания системы 3 и 4 управления токами фокусирующей линзы и луча выполнены в виде генераторов пилообразных колебаний с частотой, равной частоте колебаний генератора системы 1 отклонения луча вдоль направления сварки. В качестве исполнительных механизмов перемещения луча вдоль и поперек направления сварки используют катушки 5 и 6 (фиг.1). Устройство работает следующим образом. Стол (на чертеже не показан) перемещают в вакуумной камере вдоль оси Х. Форма пятна нагрева образуется при сложении колебаний луча в направлении осей Х и Y (фиг.3). Генератор системы 1 отклонения луча в направлении сварки вырабатывает ток Iх, изменяющийся по закону (кривая 7 фиг.2):
Iх=Imах/sinft/. При включении этой системы электронный луч совершает колебательные движения вдоль оси Х с амплитудой Ах (фиг.3). Генератор колебаний системы 2 отклонения луча поперек направления, вырабатывает ток Iy, изменяющийся по закону пилообразных колебаний (кривая 8 фиг.2). Форма кривой пилообразных колебаний имеет вид симметричных треугольников. При включении этой системы отклонения электронный луч совершает колебательные движения оси Y с амплитудой Аy (фиг.3). При одновременном включении обеих систем 1 и 2 отклонения электронный луч будет совершать синхронизированные колебания по двум ортогональным направлениям. В результате сложения этих колебаний траектория электронного луча имеет вид, изображенный пунктирной линией 9 (фиг.3). При сдвиге начальной фазы пилообразных колебаний тока Iy и 
/2 (кривая 10 фиг. 5) в результате сложения колебаний траектория электронного луча на поверхности изделия изменяется (пунктирная линия 11 фиг.6). Эти траектории электронного луча (пунктирные линии 9 и 11) определяют два различных по форме пятна 12 нагрева. Для изменения площади пятна 12 нагрева и плотности теплового потока (q1) в нем по координатам Х и Y регулируют токи фокусирующей линзы и луча. При подключении к системе 3 управления током фокусирующей линзы (фиг.1) генератора пилообразных колебаний тока Iф (кривая 13 фиг.2) пятно нагрева 14 будет иметь форму полос 15, расширяющихся в хвостовой части (фиг.3). Плотность теплового потока в пятне нагрева такой формы уменьшается к хвостовой части с удалением от оси шва из-за увеличения диаметра электронного луча на поверхности изделия. При подключении генератора пилообразных напряжений к системе 4 управления током луча изменение тока Iл луча будет определяться кривой 15 (фиг. 2). При этом изменяется плотность теплового потока в пятне нагрева вдоль осей Х и Y из-за колебаний тока Iл луча. Изменение теплового потока в направлении хвостовой части пятна нагрева и в направлении оси Y при пилообразных колебаниях тока Iл луча определяется кривыми 16 и 17 (фиг.4). Если траектория электронного луча имеет вид, изображенный линией 11 (фиг. 6), то при пилообразном изменении тока Iф (кривая 18 фиг.5) также получают пятно нагрева с расширяющимися к хвостовой части полосами 19 (фиг. 6). Включением системы 4 управления током луча, содержащий генератор пилообразных колебаний, колебания тока луча (кривая 20 фиг.5) также обеспечивают изменение плотности теплового потока вдоль осей Х и Y, кривые 21 и 22 (фиг. 7). При сдвиге начальных фаз колебаний токов Iф и Iл при соответствующих амплитудах этих колебаний обеспечивают постоянную плотность теплового потока при расширяющихся к хвостовой части полосах 13 и 19 пятна нагрева. Получаемые при помощи устройства два различных по форме пятна нагрева с изменяющейся плотностью теплового потока по двух координатах значительно расширяют возможности управления тепловым процессом сварки при различных теплофизических свойствах свариваемых металлов и толщинах сварных соединений, что позволяет регулировать термический цикл в зоне сварки, улучшить формирование сварного шва и, как следствие, повысить качество сварного соединения. Устройство, по сравнению с базовым объектом, являющимся прототипом, обеспечивает повышение качества сварного соединения за счет возможности регулирования термического цикла в зоне сварки и улучшения формирования шва.
Формула изобретения
I = Imax
|sinft| ,где I - ток источника генератора колебаний;
Imax - амплитуда значения тока;
f - частота колебаний;
t - время,
, а источники питания систем управления токами фокусирующей линзы и луча выполнены в виде генераторов пилообразных колебаний с частотой, равной частоте колебаний генератора системы отклонения луча вдоль направления сварки.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 29-2002
Извещение опубликовано: 20.10.2002
