CC BY
5
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2022. Том 1
УДК 337.523.3
РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА СЛЕЖЕНИЯ ЗА СТЫКОМ ПО ВТОРИЧНЫМ ЭЛЕКТРОНАМ ПРИ ЭЛЕКТРОННО- ЛУЧЕВОЙ СВАРКЕ
Д. С. Убиенных 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: [email protected]
В рамках данной работы рассматривается что такое электронно- лучевая сварка и процесс слежения за стыком по вторичным электронам..
Ключевые слова: электронно-лучевая сварка, вторичные электроны, слежение.
DEVELOPMENT OF A JOINT TRACKING DEVICE BY SECONDARY ELECTRONS
IN ELECTRON BEAM WELDING
D.S. Ubiennykh Scientific supervisor - V.Y. Braverman
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation *Е-mail: [email protected]
Within the framework of this work, what is electron beam welding and the process of tracking the joint by secondary electrons is considered.
Key words: electron beam welding, secondary electrons, tracking.
Основная суть электронно-лучевой сварки основана на преобразовании кинетической энергии, вырабатываемой при движении электронов в тепловую энергию, необходимую для плавления металлической кромки. Скорость электронного потока, а значит и величина кинетической энергии, напрямую зависит от приложенной разности потенциалов (напряжения), которая может достигать 100 кВ. Сфокусированный в небольшой пучок луч при касании поверхности материала обеспечивает сверхвысокую плотность мощности, в результате чего электроны могут проникать в металл на определенную глубину. Именно во время такого проникновения электрон отдает накопленную энергию, что приводит к нагреву и плавлению места контакта [1].
Большое распространение в практике ЭЛС получили вторично-эмиссионные системы слежения за стыком, в которых используются отраженные (вторичные) электроны, улавливаемые специальным коллектором. Датчик вторичной эмиссии (коллектор) отличается простотой и высокой надежностью при интенсивной металлизации, возникающей в процессе сварки. Информационный сигнал получают при сканировании стыка электронным пучком. В большинстве вторично-эмиссионных устройств слежения за стыком применяют разделение во времени процесса сварки и зондирования. Для этого электронный пучок периодически с высокой скоростью выводят из сварочной ванны в направлении стыка и переводят в режим сканирования в непосредственной близости от пятна нагрева. Скорость сканирования
Секция «Автоматика и электроника»
должна быть достаточно высокой, чтобы исключить оплавление кромок: /.».> 10 Р, где И., — скорость сканирования; Р— мощность пучка, кВт [2-3].
В процессе электронно-лучевой сварки на датчик вторичных электронов действуют различного рода помехи, вызывающие флуктуации сигнала. Источником помех может быть нестабильность тока пучка, ускоряющего напряжения, наличие поверхностных неровностей, неоднородность свариваемого материала, изменение зазора в стыке. Существенная помеха возникает в результате парогазового облака, возникающего при ЭЛС мощным пучком. Такое облако приводит к рассеянию пучка и увеличению его эффективного диаметра. Кроме того, выброс пучка вперед стыка сопровождается спадом сигнала вторичной эмиссии. Появление флуктуаций сигнала датчика также вызывается испарением металла при перемещении пучка по контуру сканирования. Решение задачи помехозащищенности является одной из главных проблем при создании систем слежения по стыку. Одним из способов снижения влияния пульсаций тока пучка на помехозащищенность вторично-эмиссионного датчика является синхронизация начала поискового движения с фазой промышленной сети при максимальном значении напряжения на выпрямителе. Повысить помехозащищенность системы слежения можно, если в период обнаружения стыка снижать мощность пучка. В ИЭС имени Е. О. Патона разработана система слежения за стыком при ЭЛС «Прицел-4», работающая с модулированным источником питания мощностью 15, 60 и 120 кВт. В этих источниках питания на короткое время (2 мс) номинальная мощность пучка снижается до 100 Вт. В момент сканирования стыка пучком пониженной мощности производится его динамическая фокусировка. Широкое применение систем с модуляцией тока пучка затруднено из-за необходимости переработки существующих источников питания, высоких требований к стабильности и быстродействию устройств модуляции [4-6].
Библиографические ссылки
1. Электронно-лучевая сварка — сущность, типы, преимущества [Электронный ресурс]. URL: http://goodsvarka.ru/metalov/electron-beam/ (дата обращения: 13.03.2022).
2. Большая российская энциклопедия. Вторичная электронная эмиссия [Электронный ресурс]. URL: https://bigenc.ru/physics/text/2335108 (дата обращения: 13.03.2022).
3. Датчики положения свариваемого стыка [Электронный ресурс]. URL: https://www.autowelding.ru/publ/1/1/datchiki_polozhenija_svarivaemogo_styka/10-1-0-305 (дата обращения: 19.03.2022).
4. Все про обработку металла. Электронно- лучевая сварка и оборудование [Электронный ресурс]. URL: https://stalcu.ru/svarka/elektronno-luchevaya-svarka-oborudovanie.html (дата обращения: 20.03.2022).
5. Баня Е. Н., Киселевский О. Н., Назаренко О. К. Анализ сигналов датчиков вторичной эмиссии, применяемых в системах автоматического направления электронного луча по стыку //Автоматическая сварка. 1973. № 3.
6. Горбунов В.Н., Назаренко О.К., Шаповал В.Н. Система слежения за стыком при ЭЛС \\ Электронно- лучевая сварка: ст. тр. Ионфер. М. : ДНТН, 1986.
© Убиенных Д.С., 2022
