Способ контроля процесса электронно-лучевой сварки

 

Изобретение относится к технологии электронно - лучевой сварки. Целью изобретения является повышение точности контроля. Контроль положения электронного луча относительно стыка осуществляют по интенсивности паров потока из сварочной ванны. Определяют направление смещения сварочной ванны относительно продольной оси стыка. Контроль осуществляют по меньшей мере в трех направлениях. При совмещении сварочной ванны с продольной осью стыка величины интенсивностей потока паров в точках, симметричных относительно свариваемых кромок, будут равны. 2 ил.

Изобретение относится к технологии электронно-лучевой сварки. Целью изобретения является повышение точности способа контроля процесса электронно-лучевой сварки путем определения направления смещения сварочной ванны относительно продольной оси свариваемого стыка. На фиг.1 изображена схема осуществления способа; на фиг.2 схема распространения парового потока из сварочной ванны. При сварке контроль процесса осуществляют по интенсивности парового потока из сварочной ванны 1. Контроль ведут по меньшей мере в трех направлениях в направлении сварки в плоскости свариваемого стыка 2 под углом 10-20^o к нормали к поверхности ванны, а также по обе стороны от этой плоскости симметрично относительно нее и под углом 30-60^o к упомянутой нормали. Датчик 3 устанавливают впереди сварочной ванны под свариваемыми деталями 4. Датчики 5 и 6 устанавливают симметрично относительно плоскости стыка по обе стороны свариваемых кромок. Датчик 6 состоит из щелевой диафрагмы 7, источника 8 света, прозрачной пленки 9, протягиваемой в направлении 10 механизмом 11, фотоэлектрического преобразователя 12, бобины 13 с пленкой. С целью защиты источника света 8, механизма 11 и фотоэлектрического преобразователя 12 от запыления парами из сварочной ванны указанные элементы датчика 6 размещены с внутренней стороны щелевой диафрагмы 7. Датчики 3 и 4 выполняют аналогично (фиг.1, 2). Электрические сигналы, несущие информацию о величине интенсивности потока паров (U₃ с датчиков 3 и 5 и U₅ с датчиков 5 и 6), поступают на вход устройства 14, где осуществляется их предварительная обработка: усиление, фильтрация помех и т.д. после чего они поступают на вход устройства 15, которое осуществляет преобразование аналоговых электрических сигналов в цифровую форму. С выхода устройства 15 цифровой код поступает на вход устройства 16, где осуществляется логическая обработка сигналов: если U₆ U₅ при U₆ U₃= U₅ U₃ сonst, то смещение сварочной ванны относительно продольной оси стыка 2 отсутствует; если U₆>U₅ при U₆ U₃>U₅ U₃, то сварочная ванна относительно продольной оси стыка 2 смещена к датчику 6; если U₅ > U₆ при U₅ U₃>U₆ U₃, то сварочная ванна относительно продольной оси стыка 2 размещена к датчику 5. Анализ нормированной пространственной диаграммы распределения интенсивности паров свариваемых металлов (фиг.2) показывает, что при расположении датчика 3 под углом менее 10^o велико взаимное влияние датчика 3 и электронного луча, а при угле более 20^o велико изменение интенсивности потока паров при малых (<0,1 мм) смещениях сварочной ванны 1. В интервале углов 10 20^o обеспечивается незначительное изменение интенсивности потока паров при малых смещениях сварочной ванны 1, что может быть использовано для стабилизации параметров обработки. Выбор величины углов в пределах 30-60^о обусловлен тем, что при углах менее 30^o крутизна (т. е. изменение интенсивности потока паров при смещении сварочной ванны 1 на единицу длины) изменения пространственной диаграммы мала, а при углах более 60^o интенсивность потока паров недостаточна для точного контроля. Определение направления смещения сварочной ванны 1 относительно продольной оси стыка достигается за счет сравнения величин интенсивностей потока паров. При совмещении сварочной ванны с продольной осью стыка величины интенсивностей потока паров в точках, симметричных относительно свариваемых кромок, будут равны. Смещение сварочной ванны относительно продольной оси стыка нарушит указанное равенство, вызывая рост интенсивности потока паров в направлении смещения. Таким образом, контроль по трем направлениям обеспечивает высокую точность. П р и м е р. Испытания проводились на установке типа ЭЛУ-5 c применением электронно-лучевой пушки (ЭЛП) типа КЭП-4 на образцах диаметром 300 мм из материала АМГ-6 при следующих основных параметрах процесса: I луча до 120 mA; J фокусировки 50-60 mA; U ускоряющее 25 кВ; I накала 10-11А, расстояние от поверхности образца до нижнего торцового среза ЭЛП 180-210 мм. Электрические схемы усилителей, фильтров и т.д. выполняли по известным схемам. Изменение положения сварочной ванны относительно продольной оси стыка осуществляли с помощью электромагнитной отклоняющей системы либо путем механического перемещения ЭЛП. При отсутствии смещения сварочной ванны относительно продольной оси стыка выходные электрические сигналы датчиков были равны, а удаление и приближение сварочной ванны к датчику, установленному впереди нее, не изменяло указанного равенства сигналов. Смещение сварочной ванны относительно продольной оси стыка на 0,1-0,2 мм в сторону вызывало увеличение выходного сигнала, что нарушало указанное ранее равенство. С целью повышения точности и достоверности контроля дополнительно определяли разность между сигналами (боковых датчиков U датчика, установленного впереди сварочной ванны). Знак полученной разности между сигналами датчиков определял направление смещения, а величина разности величину смещения сварочной ванны. При смещении (0,1-0,2 мм) сварочной ванны относительно продольной оси стыка изменение величины интенсивности потока паров происходило с 0,6 (точка 2) до 0,5 (точка 2') и с 0,6 (точка 3) до 0,66 (точка 3'), фиг.2. Разность величины интенсивности потока 0,66-0,5 указывала величину смещения, а знак "+" направление смещения. Значение разности интенсивности потока паров было в 3 раза больше обычных методов, что позволяло обеспечить высокую точность контроля процесса сварки.

Формула изобретения

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКИ по интенсивности парового потока из сварочной ванны, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем определения направления смещения сварочной ванны относительно продольной оси свариваемого стыка, контроль интенсивности парового потока осуществляют по меньшей мере в трех направлениях: в направлении сварки в плоскости стыка под углом 10 20^o к нормали к поверхности ванны, а также по обе стороны от этой плоскости симметрично относительно нее и под углом 30 60^o к упомянутой нормали.