CC BY
40
Секция «Сварка летательньш аппаратов и родственнее технологии»
изменению его физико-механических параметров. При плотностях тока электронов единицы кА/см2 и менее взаимодействие импульсных пучков заряженных частиц с материалом идет без разрушения.
По сравнению с известными способами бесконтактной генерации УЗ колебаний в материалах, ра-диационно-акустический обладает следующими преимуществами:
обеспечивает более высокое значение коэффициента трансформации падающей энергии в поглощенную;
крайне слабая зависимость коэффициента трансформации энергии от состояния поверхности изделия;
расширяет функциональные возможности метода дефектоскопии акустическими волнами за счёт возможности дополнительной информации использования путём регистрации прошедшего ионизирующего излучения.
Серьёзным недостатком радиационно-акусти-ческого метода является его необратимость. Однако использование бесконтактных детекторов УЗ колебаний для регистрации акустических сигналов, генерируемых импульсными пучками заряженных частиц, позволяет эффективно компенсировать это неудобство. Для этих целей наиболее подходящими являются ЭМА-преобразователи.
Библиографическая ссылка
1. Богданов В. В., Жуков В. К., Симанчук В. И. Особенности бесконтактной регистрации ультразвуковых колебаний генерируемых импульсными пучками электронов в алюминиевых сплавах // Технология : науч.-техн. сб. ЦНТИ «Поиск», 1990. Вып. 7. С. 79-83.
© Пущенко А. В., Кириллов В. И., Шибкова С. В.,
Богданов В.В., 2011
УДК 621.791.763
А. В. Пущенко, А. Н. Успенский Научный руководитель - Н. В. Успенский Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И СОЗДАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ ЭЛС ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРПУСНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Предложены и экспериментально обоснованы новые возможности по управлению формированием сварного шва при электронно-лучевой сварке путем программирования распределения энергии электронного луча в сварочной ванне, за счет соответствующих разверток луча.
Найдены развертки электронного луча, позволяющие значительно повысить качество сварных соединений за счет устранения корневых дефектов.
Электронно-лучевая сварка (ЭЛС) относится к методам сварки высококонцентрированными источниками энергии и обладает широкими технологическими возможностями, позволяя соединять за один проход металлы и сплавы толщиной от 0,1 до 400 мм. ЭЛС в вакуумных камерах выполняется преимущественно при давлении остаточных газов порядка 10-2 Па, Благодаря этому ЭЛС оказалась эффективной для соединения деталей из любых металлических материалов, особенно сплавов на основе химически активных металлов, таких как алюминий, титан и тугоплавкие элементы. При этом обеспечиваются максимальная пластичность и вязкость сварных соединений.
Недостатками существующей технологии ЭЛС изготовления корпусных конструкций из сплава АМГ6 является высокая вероятность появления корневых дефектов и пористости, в особенности при несквозном проплав-лении и в процессе вывода электронного пучка при завершении сварки. Эти недостатки связаны с технологическими возможностями используемого электроннолучевого оборудования У-250 и преодолеть их на указанном оборудовании не представляется возможным.
Указанное оборудование в настоящее время физически и морально устарело и требуется его замена.
Качество шва при ЭЛС, как и при любом способе сварки плавлением, определяется в частности сово-
купностью технологических и энергетических параметров процесса. Поддержание на требуемом уровне энергетических параметров процесса сварки обеспечивает при неизменных технологических условиях постоянство эксплуатационных параметров сварного соединения: геометрических размеров, структурных, прочностных и других показателей.
Рис. 1. Корневые дефекты
Корневые дефекты шва - наиболее распространенный вид дефектов, они могут иметь место при сварке любых материалов в режиме несквозного проплавления в любом пространственном положении.
Они заключаются в непостоянстве глубины про-плавления и в наличии полостей или несплавлений в корневых пиках. Корневые дефекты имеют гидроди-
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
намическую природу образования и обусловлены особенностями переноса металла в сварочной ванне.
Рис. 2. Швы, выполненные при помощи БФС
Рис. 3. Образец блока функционального сканирования (БФС)
Рис. 4. Изменение радиуса корня шва значительно сокращает возможность появления корневого дефекта
Целью данной работы является исследование новых траекторий распределения энергии электронного пучка по пятну нагрева в процессе электроннолучевой сварки, усовершенствование технологии электроннолучевой сварки, повышение качества сварных соединений, создание перспективного электроннолучевого оборудования; исключение так называемых корневых дефектов и существенное снижение образования по-
ристости в особенности при несквозном проплавле-нии и выводе электронного луча при завершении сварки. Создан опытно-промышленный образец блока управления распределением энергии в пятне нагрева свариваемого металла при электроннолучевой сварке. Форма пятна программируется и формируется при электроннолучевой сварке и таким образом выполняется сварка с получением динамичного парогазового канала шва и самого шва определенной формы, при котором исключается острая форма в корне шва, где происходит образование корневого дефекта, смотрящегося на рентгеновской пленке, как строчка пор абстрактных форм.
Управление распределением энергии в пятне нагрева позволяет уменьшить натиск паров свариваемого металла на поток электронов, и таким образом улучшить условия внесения энергии луча в сварной шов.
Таким образом, можно получать пятно нагрева при электроннолучевой сварке различной формы и значительно влиять на перемешивание металла шва, рассеивать окисные плены, удалять из металла шва различные загрязнения, несплошности и т. д., имеющие место в металле заготовок, и получать более качественные сварные швы.
Проведены экспериментальные исследования по оценке влияния различных форм распределения энергии электронного пучка на форму сварного шва. Оценка качества сварных швов осуществлялась по результатам радиографического контроля, микрошлифам поперечного и продольного разрезов сварного соединения, выполненных из алюминиевого сплава.
Выявлено, что путем управления распределения энергии по пятну нагрева удается получить форму сварного шва близкую к оптимальной, т. е. с параллельными стенками и радиусом корня шва 1-1,5 мм, что исключает появление корневого дефекта, снижает пористость и уменьшает деформации и напряжения в сварных конструкциях. Это позволяет существенно повышать качество сварных соединений.
В итоге выявляется возможность управлять качеством швов при электроннолучевой сварке алюминиевых сплавов со свариваемой толщиной до 30 мм.
© Пущенко А. В., Успенский А. Н., Успенский Н. В., 2011
