НАВЕДЕНИЯ И СЛЕЖЕНИЯ ЗА СВАРИВАЕМЫМ СТЫКОМ ПРИ ЭЛС Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.791.7

СИСТЕМА НАВЕДЕНИЯ И СЛЕЖЕНИЯ ЗА СВАРИВАЕМЫМ СТЫКОМ ПРИ ЭЛС

В. А. Смахтин*, К. В. Солодов Научный руководитель - В. Я. Браверман

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: kirill16_95@mail.ru

Рассмотрено основное оборудование для системы наведения и слежения за свариваемым стыком при ЭЛС.

Ключевые слова: электронно-лучевая аппаратура, узлы автоматики, электронно-лучевая сварка, энергокомплексы.

HANDLING AND TRACKING SYSTEM FOR WELDED AT ELS

V. A. Smakhtin*, K. V. Solodov Scientific Supervisor - V. Y. Braverman

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: smahtin.vova@mail.ru

The main equipment for the guidance system for tracking and welding the welded joint at ELS.

Keywords: electron beam equipment, the automation units, electron-beam welding, energy complex.

На качество сварного соединения влияет точность совмещения луча с плоскостью стыка. Так, при ЭЛС крупногабаритных оболочковых конструкций из сплава АМг-6 40 % «ремонтируемых» швов имеют недопустимые дефекты типа «непровар» в корне шва из-за не точного позиционирования луча по стыку свариваемых изделий. Повторные подварки, наряду с увеличением трудоемкости, энергетических и эксплуатационных затрат, отрицательно сказываются на качестве сварных соединений - увеличивается зона разупрочнения, снижается прочность, коррозионная стойкость. При этом затруднено позиционирование луча по стыку оплавленных кромок.

Возникновение смещений луча относительно стыка обусловлено двумя основными причинами - механическими (неточность изготовления, сборки и установки деталей в сварочное приспособление) и отклонением луча под действием магнитных полей, вызванных намагниченностью свариваемых деталей, оснастки, а также токами термо-Э.Д.С. при сварке разнородных металлов.

Одним из путей получения качественных соединений является определение положения луча относительно стыка свариваемых деталей и устранение возникающих рассогласований координат луча и стыка в процессе ЭЛС. При этом целесообразно, в качестве информационных сигналов, использовать явления, сопутствующие электронно-лучевой сварке (вторичная электронная эмиссия, приповерхностная плазма, электромагнитное излучение в световом, радио-, СВЧ-, рентгеновском диапазонах) [1].

Анализ существующих разработок свидетельствует о том, что наиболее приемлемыми с точки зрения применения в промышленности являются устройства определения положения луча относительно стыка, использующие явления вторичной электронной эмиссии и тормозного рентгеновского излучения.

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2018. Том 1

В случае отсутствия оплавления свариваемых кромок характер изменения вторично-эмиссионного тока и интенсивности тормозного рентгеновского излучения от положения луча относительно стыка одинаков - экстремальный, при этом экстремум - минимум характеристики соответствует совпадению координат луча и стыка. На рис. 1 показаны схемы приема сигналов [2]. В случае приема вторичных электронов о положении луча относительно стыка судят по падению напряжения на сопротивлении Я, создаваемого током 1ВЭ вторичных электронов, стекающих с датчика на «землю» (рис. 1, а). Во втором случае (рис. 1, б) используется воздействие рентгеновского излучения на параметры или физическое состояние элемента - датчика (например, возникновение сцинтилляций под действием рентгеновского излучения).

Рис. 1. Схемы приема сопутствующих излучений при ЭЛС: а - прием вторично-эмиссионного излучения; б - прием рентгеновского излучения; ЭЛП - электронно-лучевая пушка; ДВЭ - датчик вторичных электронов; ДРИ - датчик рентгеновского излучения

На рис. 2 представлены в относительных единицах зависимости интенсивности рентгеновского излучения Jo.sk от положения луча в относительно стыка, полученные экспериментальным путем при различных зазорах А в стыке и отсутствии оплавления свариваемых кромок. Аналогичный характер имеет зависимость вторично-эмиссионного тока от положения луча в относительно стыка.

Рис. 2. Зависимости J (в): материал - Amg - 6; иуск = 30 кУ; 1л = 5тА; 1 - Д = 0, 01 мм; 2 - Д = 0, 05 мм; 3 - Д = 0,1 мм; 4 - Д = 0,2 мм

Анализ этих зависимостей при отсутствии оплавления не случаен. Требуемую информацию в процессе ЭЛС можно получить как из канала проплавления, так и в непосредственной близости от него. Последнее может быть реализовано, например, кратковременным выводом луча из канала, осуществлением измерительных операций и возвращением луча в зону сварки. Очевидно, время вывода должно быть таким, чтобы не произошло заметных изменений в сварочной ванне [3].

Экстремальные зависимости вторично-эмиссионного тока и интенсивности рентгеновского излучения от положения луча относительно стыка, очевидно, определяют способы управления по данному параметру, а именно, применение устройств экстремального регулирования, в соответствии с функциональной схемой, представленной на рис. 3.

Рис. 3. Функциональная схема устройства экстремального регулирования: ЭЛУ - электронно-лучевая установка (объект управления); ЭР - экстремальный регулятор; Д - датчик (вторичных электронов или рентгеновского излучения)

При этом идентичность характеристик рентгеновского излучения при ЭЛС с соответствующими характеристиками вторично-эмиссионного тока предполагает возможность использования одних и тех же устройств управления с небольшими доработками, связанными с включением в контуры управления или рентгеновских датчиков или датчиков вторичных электронов.

Применение средств микропроцессорной техники позволяет реализовать систему наведения и слежения за стыком с минимальными аппаратными затратами.

Библиографические ссылки

1. Шиллер З., Гайзиг У., Панцер З. Электронно-лучевая технология: пер. с нем. Энергия, 1980. 528 с.

2. Машиностроение: энциклопедия / под ред. Б. Е. Патона. Раздел III, Т. 111-4. Технология сварки, пайки и резки. М.: Машиностроение, 2006.

3. Электронно-лучевая сварка / О. К. Назаренко, А. А. Кайдалов и др. / под ред. Б. Е. Патона. Киев : Наук. думка, 1987. 256 с.

© Смахтин В. А., Солодов К. В., 2018