CC BY
12
УДК 621.791.72
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ АППАРАТУРА АЭЛА 30/10
Е. А. Сафронова*, А. М. Николаева Научный руководитель - Н. В. Успенский
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: elenasafron87@yandex.ru
Рассмотрена аппаратура для электронно-лучевой сварки, её технические характеристики и особенности.
Ключевые слова: электронно-лучевая сварка, управление процессом, особенности аппаратуры.
AUTOMATED ELECTRON-BEAM EQUIPMENT AELA 30/10
E. A. Safronova*, A. M. Nikolaeva Scientific Supervisor - N. V. Uspenski
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: elenasafron87@yandex.ru
The equipment for electron beam welding, its technical characteristics and features are considered.
Keywords: electron-beam welding, process control, equipment features.
Аппаратура АЭЛА 30/10 предназначена для осуществления электронно-лучевой сварки изделий из различных материалов. В ней реализованы возможности осуществлять новые достижения в электронно-лучевых технологиях на современном программно-аппаратном уровне с применением вычислительной техники. Аппаратура позволяет управлять распределением энергии электронного пучка по пятну нагрева и за счет этого добиваться оптимальных бездефектных сварных соединений. В аппаратуре реализовано программное управление параметрами ЭЛС, включая сканирование пучка по различным траекториям, а также автоматическое отслеживание сквозного и несквозного проплавления.
Аппаратура позволяет отслеживать стык сварного соединения путем записи программы стыка в режиме малого тока, обработку траектории стыка с целью повышения ее достоверности и воспроизведения траектории стыка в режиме сварки.
Стабилизация ускоряющего напряжения, канал управления накалом пушки и током пучка выполнены с использованием современной преобразовательной техники, что позволило повысить КПД использования электроэнергии и многократно снизить массогабаритные характеристики аппаратуры.
Управление процессом ЭЛС, контроль и регистрация параметров осуществляется с помощью промышленного компьютера. Информация о процессе выводиться в удобном для восприятия оператором виде.
Основным силовым элементом аппаратуры является преобразовательный источник ускоряющего напряжения. Он питает электронно-лучевую пушку напряжением в диапазоне 20-30 КВ с погрешностью стабилизации не более 0,5 %. Аппаратура работает в комплекте с модернизированной электронно-лучевой пушкой КЭП-2М с возможностью наружного или внутреннего размещения в зависимости от требований технологического процесса сварки.
Секция «Сварка летательньш аппаратов и родственнее технологии»
Общий вид аппаратуры АЭЛА 30/10
Технические характеристики аппаратуры АЭЛА 30/10
Ускоряющее напряжение 20-30 кВ
Нестабильность ускоряющего напряжения 0,5 %
Ток электронного пучка 1-400 мА
Нестабильность тока пучка 1 мА
Ток фокусировки 0,7-1,5
Нестабильность тока фокусировки 0,1%
Точность слежения по стыку 0,1 мм
Амплитуда сканирования
по Х 0-5 мм
по У 0-2,5 мм
Стабилизация величины непроплава в диапазоне 0-3 мм
Время нарастания тока сварки 0,5-5 сек
Время спада тока сварки 0,5-5 сек
Габаритные характеристики
шкаф управления 600x800x1930 мм
высоковольтный блок 300x500x1000 мм
Потребляемая мощность 12 кВт
Управление эмиссионными свойствами пушки и током электронного луча осуществляется источником бомбардировки, блоком управления накала и блоком управления тока луча, выполненными на полупроводниковых преобразователях с трансформаторной высоковольтной развязкой.
В пушке реализована двойная фокусирующая система, содержащая статическую и динамическую фокусирующие катушки. Статическая фокусирующая система обеспечивает 95 % фокусирующего магнитного поля. С помощью ее осуществляется ручной режим фокусировки электронного пучка с высокой степенью стабильности, до 0,1 %. Динамическая фокусирующая система позволяет осуществлять корректировку фокусировки в небольшом диапазоне изменений с использованием ЭВМ. В этом случае может быть реализована программа сварки изделий с изменяющимся расстоянием до пушки. Стабильность динамической фокусировки обеспечивается с погрешностью не более 1 %.
Особенностью электронно-лучевой аппаратуры является наличие в ней блока функционального сканирования, который позволяет программировать распределение энергии электронного пуч-
ка по пятну нагрева, за счет чего достигается существенное повышение качества сварного соединения. Блок функционального сканирования содержит широкополосные отклоняющие усилители по каналам X и У, а также микропроцессорный генератор сканирующих разверток. Параметры сканирующих развёрток запрограммированы в памяти микропроцессора. С помощью сканирующих разверток могут осуществляться различные технологии обработки материалов, например, сварка круговых швов или термообработка поверхностей.
Слежение по стыку сварного соединения осуществляется с использованием предварительной записи траектории стыка в режиме малого тока с последующим воспроизведением программы в режиме сварки. Для программирования этих режимов используется датчик перемещения изделия.
Наблюдение за настроечными операциями и процессом электронно-лучевой сварки производится с помощью системы видеонаблюдения, входящей в состав электронно-лучевой аппаратуры. Для этого используется монитор промышленного компьютера, имеющий специально выделенное окно наблюдения. Оператор имеет возможность не только контролировать процесс записи и сварки, но и вмешиваться в него, производя соответствующие корректировки по режимам сварки и слежению по стыкам.
Автоматизированная система управления процессом электронно-лучевой сварки представляет собой комплекс измерительных и управляющих устройств, обработки и отображения информации, центральной частью которого является промышленный компьютер. С помощью этого комплекса реализуются операции программного управления режимами сварки, включая операции начала и завершения, управление глубиной проплавления, регистрации и отображения параметров процесса.
Электронно-лучевая аппаратура АЭЛА 30/10 прошла производственные испытания на ФГУП «Красноярский машиностроительный завод».
Библиографические ссылки
1. Материалы Первой Санкт-Петербургской международной научно-технической конференции. Технологии и оборудование электронно-лучевой сварки. 2008. СПб. : ООО Агентство Вит-принт, 2008.
2. Машиностроение. Энциклопедия / Ред. совет: К. В. Фролов (пред.) и др. М. : Машиностроение. Технология сварки, пайки и резки. Т. III - 4; под ред. Б. Е. Патона. 2006. 768 с.; ил.
3. Электронно-лучевая сварка / Назаренко О. К., Кайдалов А. А., Ковбасенко С. Н. и др. ; под ред. Б. Е. Патона. Киев : Наук. думка, 1987. 256 с.
© Сафронова Е. А., Николаева А. М., 2019
