Способ контроля и регулирования процесса электронно-лучевой сварки и устройство для его осуществления

 

Изобретение откосится к сварочному производству, а именно к элекEWesKJ Ai Lf lSEWi ,-тронно-лучевой сварке, к способам контроля и регулирования этого процесса , и может найти гфит еиенне для автоматизации процесса электроннолучевой сварки. Изобретеине позволяет повысить точность контроля 15 регулирования геометрических размеров сварочной ванны и качество сварных соединений. Для этого используется зависимость параметров сварочной ванны от распредедтения мос ности луча между мощностью поглощаемой сйариваемым изделием, и мо аность о, излучаемой сварочной ваннойS и формиру от ток фокусировки луча. 2 с.п. иВз.п, ф-лы, 8 ил., 2 табл. а

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СООКАЛИСТИЧЕСНИХ . РЕСГ1УВЛИН

Af (51) 5 В 23 К 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ1 (46) 30.04.91. Бюл, К - 16 (2 1) 3903058/27 (22) 3 Ф . 05. 85 (72) .В.А. Виноградов и В. Н.Ластов иря (53) 621 ..791. 72(088. 8) (56) Патент СПА Р 4127762, кл..219-1211, 1978.

Патент ГДР Р 139103, кл. В 23 К 15/00, 1979.

Патент США Р 4357517, .кл. 219-121 ES, 1982, (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ

IIP0UECCA ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКИ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к сварочному производству, а именно к элек„„SU„„f 336377 тронно-лучевой сварке, к способам контроля и регулирования этого процесса, и может найти применение для автоматизации процесса электроннолучевой сварки. Изобретение позволяет повысить точность контроля и регулирования геометрических размеров сварочной ванны и качество сварных соединений. Для этого используется зависимость параметров сварочной ванны от распределения мощности луча между мощностью поглощаемой свариваФ емым иэделием, и мощностью,излучаемой сварочной ванной,и формируют ток фокусировки луча. 2 с.п. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил., 2 табл. I 13363

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к лучевой сварке, к способам контроля и регу. лирования этого процесса,и может !

| найти применение для автоматизации процесса электронно-лучевой сварки в Любой отрасли. народного хозяйства, особенно в авиационном, химическом и энергетическом машиностроении, где 10 .к сварным соединениям иэделий, изготавливаемых большой серией в потоке, предъявляются высокие требования.

Оелью изобретения является повыше- )Б ние точности контроля и регулирования геометрических размеров сварочной ванны и новьапение качества сварных соединений.

На фиг.1 показана структурная схе- 20 ма устройства .для контроля.и регули рования процесса. электронно-лучевой сварки; на фиг,2, 3, 4 и 5 - соответственно первый, второй, третий н четвертый масштабные усилители; на 25 фиг.6 и 7 - источники эталонных сигналов; на фиг.8 — блок формирования эталонных значений йараметров сварочной ванны.

Способ. контроля и регулирования 30 процесса электронно-лучевой сварки осуществляют следующим образом. Эадают эталонные. значения параметров л сварочной ванны, например. глубину Н и ширину 26. Предполагая сварочную ванну фигурой вращения, введенных двух параметров достаточно для описания ее формы и поверхности, которые определяют мощность, поглощаемую изделием P.„, через данйую поверхность.40 .Таким образом, вводя в рассмотрение мощность, излучаемую Р„. с поверхности сваро чой ванны данной формы, также определяемой этой поверхностью, устанавливают взаимозначное соответствие между указанными параметрами ванны Н; R и мощности P „ и Р„.

Указанное соответствие может быть с достаточной точностью аппроксимировано линейным выражением Тогда в 50 каждый момент времени измеряют мощность электронного луча и мощность, излучаемую сварочной ванной, которая пропорциональна снетовому излучению парогазового факела; вычитают из величины сигнала первой величину сигнала второй, определял величину сигнала мощности, поглощаемой сваривяемым изделием Г„, как их разность, Сум77 2 мируют полученную разность Р„, взятую с первым весовым коэффициентом

К, с величиной сигнала мощности, излучаемой свариваемым изделием Р„, взятой с вторым весовым коэффициентом К>. Полученную сумму сравнивают со значением сигнала первого эталона

Е, н получают сигнал, пропорциональный отклонению ЗН текущей глубины сварочной ванны от его эталонного значения. По этому сигналу отклонения формируют управляющее воздействие на величину тока фокусирующея катушки I+,. который в большей степени оказывает влияние на глубину сварочной ванны. Этим сводят отклонение к нулю.

Аналогично суммируют укаэанные величины сигналов мощностей(Р„ н Р„ взятые с другими весовыми коэффициентами(К, К ), сравнивают полученную сумму со значением сигнала второго эталона Е, и по результатам сравнения, представляющего собой сигнал отклонения текущей ширины сварочной ванны 2DR от ее эталонного значения, формируют управляющее воздействие на величину тока луча IA так, чтобы свести отклонение к нулю.

Алгоритм способа можно записать в виде выражения дН = КР„+ К2Р Е„ о 4 и

BI4,= à, dH

bI„= а,. dR где а,, а — коэффициенты пропорциональности, Весовые коэААициенты для осуществления способа определяются экспериментально на основании, например, полнофакторного эксперимента для двух .факторов, либо по следующим соотношениям:

I oft

К

М» «»» °

4liТл et о 2

2 Ко оо

? Oty

К з 27Т л с4 о

1 336377. 1

К

4 ЯК л

efp 4К;

maT

Р = С---и У л Pс g

Е, =Н+ — — —;

/ Ф

А /3

Е 2 (R — — — "-), о

P Р— Р„, = 8,638 .10 -; л

d>= 4R = 1,26.10 г;

k где d, 4Н вЂ” 4,28R; л

dг= 0,64 + 0,0768 ()

d4 0е,243 („) . 1

Н -ом

R е= с 1 4 » 6г 3

Т - температура плавления свариваемого материала, К; — теплопроводность свариваемого металла, Вт/м,град;

Н вЂ” эталонное значение глубины сварочной ванны, и;

Й

2R - эталонное значение. ширины сварочной ванны, м.

Значения эталонов определяют соответственно эталонным значениям гараметров сварочной ванны из соотношений: где P= 4Йк — 2,14 R

Для случай "кинжального" проплавления, т.е. больших коэффициентов формы провара (Н/2R) приведенные выражения весовых коэффициентов определяют из соотношений: л

Н

К

4 Т 1 e

1 016

К, = - -= —.- —;

4юк Ы

I 2R

К> e -- . °

4 A ot p

Х 008

К4

2 К o o где a,= 0,16 (Й - 4к), а эталонов соответственно Е, л

6 (1+ 0 64 — -} и Е 2R (1 о

-0ti6 Н ). а

Приме ры.

1 ° Была выполнена сварка образцов as с али 12Х18Н9Т с регистрацией с помощью прибора КСП»4 установившейся темпера гуры образца. Для пер- вой группы образцов (см. п,2 формулы изобретения) размером 200х60х х20 мм сварка выполнялась на установке ЭЛУ-5 со сварочным источником

У-250А и пушкой СПИН-3 на режиме: ускоряющее напряжение U 30 кВ з 9

1О ток пучка I> 100 шА, Для второй группы образцов (си. п.3 формулы изобретени>-) размером

200х60х40 мм сварку выполняли на установке СА-424 " пушкой СА-449 на

15 режиме: ускоряющее напряжение О.

= 73,6 кВ, ток пучка I „ = 48 шА.

2. Затем были определены: а) значение мощности, потребляемой свариваемым образцам Р„ по

2п формуле где С вЂ” удельная теплаемкость мате25 риала, Дж/кг град;

m — масса образца, кг; аТ вЂ” приращение температуры образца, град; — время с"-арки шва, с;

30 б) значение мощности, излучаемой сварочной ванны Р„па формуле

35 где P — - полная мощность пучка, Вт, Р = V т„; в) значение глубины Й и ширины.

В шва (мм) па результатам металла,графического исследования, которые затем приняли за эталонные значения геометрических параметров сварочной ванны. Усредненные по пяти образцам значения перечисленных па45 раметров представлены в табл.1.

3. Определили значения масштабных коэффициентов и эталонов согласно приведенным соотнаше ниям: а) по п.2 формулы изобретения:

ot, = 4Й -. 4,28R = 3,83 10

î(г (0,64 + 0,0768R Й ) 4 = 0,243R ° Й = 1,736.10 ;

) 8

Ы ) et Ы»- Ы» Ыэ -4,396 ° 10 ;

/1, " Й Н - 2,14k» «1,445 10 ; .a(I . у, К< «4 Д -2086 10

Ф

3 152 10 °

Ы 4

21 Ко Ые б

Е .".(- + Н) -1 S36 10»; фФ» л с4

K * — — - 1 394.10 °

2ЫФ, -f

Э 4МТЯ d,) 133637,7

15 току фокусировки .и току электронного

Пучка для корректировки сварочного процесса. Результаты вычислений д Н и »Â для случая точного равенства значения К,...K, E, и Е и случаев 10Х-ного отклонения по кавдому иэ них от предлагаемых соотношений. приведены в табл.2. Необходимые для вычисления постоянные Т « 1700 К и

19,3 Вт/м град взяты их ."Справочника фиэических величин" под ред.

И.К.Кикоина, а постоянная К оценена экспериментально и составила

1.10 Вт/и .

Результаты эксйериментальных исследований и расчетов приведены в табл.2, 2%КО 4

4Н - К,Р„+ К»Р»

К -«у- - -1) 268 10 ; .2 ЫС

4 2УК,г, фЫС

Е» «2 (R- — — -) * 1 78-10» °

t о б) по пЛ формулы изобретения:

of = 0,16 H - 0,64 R . 3,84 ° 10

К вЂ” — - — 1 87 ° 10 °

A.

4»Т > 4о

К - — >-— -"""- - -б 635 ° 10

016 . С

2%К ы, л

К « --»»- — —. -1 87.10

2К . -с

41т И.

Е .Й (1 + »- ) 3,75. 10

Ыo л

К . 2R (1 - - - ) -7,S 10

0 16-Н -ф

Р.." .,4, Сотбмасйо п.1 формулы изобрете . ния определяли отклонения геометри . ческих параметров сварочной вунны

Я.«.0-; Й (мм) и лВ В„- В (мм) от эталонных значений Н и В по 4iop-. мулам б

ЛВ-КР„+КР„-К, По полученным отклонениям формиФ ровалн управляющее воздействие по

Иэ табл,2 видно, что наибольшая точность достигается при использовании предлагаемых значений коэффициентов и эталонов.

Таким образом по сравнению с прототипом предлагаемый способ позволяет непосредственно оценивать параметры сварочной ванны, которые нельзя измерить иэ-эа специфики процес/ са, и осуществлять управление по их отклонению с помощью управляющих воздействий по таку луча н току фокусировки « двум вэяимозависящим па-, раметрам ревима с точки зрения качественного сварочного шва, что позволяет сохранять оптимальное соотношение между ними согласно принятой технологии при значительно больших возмущениях, действующих на процесс.

Предлагаемый способ реализуется с помощью устройства, изобрапенного на фиг,.1-8.

Устройство содержит датчик 1 (см.фиг.1) полной мощности электронного луча 2 и датчик 3 мощности излучения иэ сварочной ванны на иэделии 4. Первый из них подключен к входу блока 5 вычитания непосредственно, а второй - через усилитель

6 и канал 7 управления, содержащий компаратор 8, источник 9 эталонного сигнала, усилитель 10, Вход канала

7 управления образован одним из входов компаратора 8, другой вход под-. ключен к источнику 9 эталонного.сигнала, а выход - к входу усилителя 10, выход которого подключен к входу преобразователя 11 напрящение - ток, выход которого подключен к фокусирующей катушке 12. Кроме того, в уст7 133 ройство дополнительно введены четыре масштабных усилителя 13, 14, 15, 16, два сумматора 17, 1 8 и дополнительный канал 19 управления, содержащий компаратор 20, источник 21 эталонного сигнала,.усилитель 22. Выход блока 5 вычитания подключен к входам первого 13 и третьего 14 масштабных усилителей, выход усилителя 6 подключен к входам второго 15 и четвертого 16 масштабных усилителей, выходы первого 13 и второго 15 масштабных усилителей подключены соответственно к неинвертирующему и инвертируищему входам первого сумматора 17, выход которого. подключен к входу канала управления 7 на один кз входов компараторя 8, а выходы третьего 14 и четвертого 16 масштабМ ных усилителей подключены сс ответственно к инвертирующему и неиннертнрующему входам. второго сумматора

18, выход которого подключен к входу дополнительного канала 19, одному из входов компаратора 20, выход которого подключен к входу усилителя 22, выход усилителя 22 подключен к источнкку 23 ускоряющего напряжения электронной пушки 24,. луч которой направлен на иэделие 4, При сварке с программно-нзмеряющимися эталонными значениями параметров сварочной ванны коэффициент передачи масштабных усилителей определяют этими изменениями. В устройстве имеется блок 25 формирования эталонных значений параметров сварочной ванны. Первый масштабный усилитель 13 (см.фиг.2) содержит усилитель 26, делитель 27, перемножитель

28. Второй. масштабный усилитель 15 (см. фиг.3) содержит генератор 29 одиночного сигнала, усилитель 30, делитель 31 и перемножитель 32.Третий масштабный усилитель 14 содержит усилитель 33, делитель 34 и перемиожитель 35. Четвертый масштаб« ный усилитель 16 (см.фиг.5) содержит второй масштабный усилитель 15 и усилитель 36. Каждый .из источников

9, 2 1 (см. фиг.6 и 7) эталонных. сигналов содержит два усилителя 37, 38 и 39, 40, перемножитель 41 и 42, делитель 43 и 44, и сумматор 45 и

46, при этом первый выход блока 25 формирования эталонных значений параметров сварочной ванны непосредственно, а второй через усилитель 26

637 7 8 первого масштабного усилителя 13 под,ключены на вход делителя 27 г ерного масштабного усилителя 13, выход которого подключен ня один нз нходон пе5 ремножителя 28 масштабного усилителя 13, другой вход и выход которого подключен соответственно к выходу блока 5 вычитания устройства и к ненннертнрующему входу первого сумматора !7, генератор 29 единичного сигнала подключен к входу усилителя 30 второго масштабного усилителя

15, выход которого одновременно с первым выходом блока 25 формирования подключен к входам делнтеля 31 втор го масштабного усилителя 15, нь.ход которого подключен на один нз нходон перемножителя 32 второго масштябнсго усилителя t5, другой вход и выход которого соответственно подключены к входу усилителя 6 устройства и к инвертирующему входу первого сумматора 17, верный вход блока 25 фор25 мнровяння эталонных значений параметров сварочной нанны непосредственно, а третий через усилитель 33 третьего масштабного усилителя t4 подключен к входам делителя 34 третьед0 го масштабного у-еплнтеля 14, выход которого подключен к одному чз Bõîдов перемножнтеля 35 третьего масштабного усилителя 14 другой вход и выход которого подключены соответ- ственно к выходу блока. 5 вычитания устройства и к иннертирующему входувторого сумматора 18. Прн этом выход второго масштабного усилителя

15, входящего в четвертый масштаб4О ный усилитель 16, через его усилитель

36 подключен к неинертирующему входу второго .сумматора 18 устройства, а вход второго масштабного усилителя 15 подключен к выходу усилителя

45 6 устройства. Второй выход блока

25 формирования эталонных значений параметров сварочной ванны непосредственно, а третий выход через усилитель 38 источника 9 первого эталонного сигнала подключены к входам перемножителя 41 источника 9 первого эталонного сигнала, выход которого подключен к одному входу делителя 43 источника 9 эталонного сигнала, а первый выход блока 25 формирования - к другому входу делителя 43, выход которого непосред- . .ственно, a второй выход блока 25 формирования через другой усилитель

18. С его выхода полученную сумину сигналов подают ка вход доиолнительгл наго канала 19 управления, которым является один иэ входов кампаратора

20. На другой его вход подают. сиг.нал с источника 21 эталонного сигнала. Сигнал сравнения с выхода компаратора 20 через усилитель.22 иодают в источник 23 ускоряющего наиря9 133637

37 источника 9 первого эталонного сигнала подключены к входаи сумматора

45 этого же источника 9, выход которого подключен к одному из входов кои5 паратора 8 канала 7 управления. При этом третий выход блока 25 Формирования эталоннйх значений параметpos сварочной ваниы подключен к одному из входов перемножителя 42 источника 21 второго эталонного сигнала нейосредственно, а к другому через .усилитель 40 этого источника

2.1, выход переиножителя 42 которого подключен к одному из входов делителя 44 источника 21 второго эталонного сигнала, к второиу входу которого подключен первый выход блока 25 формирования, à выход делителя 44 этого источника 21 подключен к инвер- 20 тирукццему входу сумматора 46 источника 21 второго. эталонного сигнала, к неинвертирующему входу которого через другой усилитель 39 этого источника 21 подключен третий выход 25 блока 25 формирования, а выход зтого сумматора 46 подключен к одному из .входов коипаратора 20 дополнительного канала 19 управления.

Блок 25 (см. Фиг. 8) формирования З0 эталонных значений параметров csapouной ванны изделия 4 содержит два генератора 47, 48 эталонных значений параметров сварочной ванны изделия

4, два усилителя 49, 50 и сумматор

51, выход каждого генератора 47, 48 подключен к входу соответствующего усилителя .49, 50, выходы которых подключены к инвертйруемому и неинвертируемому входам сумматора 51, 4п выход которого образует первый выход блока 25 Формирования, второй и третий Выходь которого образуют соответственно выходы генератора 47, 48 эталонных значений параметров сва- 4

5 рочной ван ы изделия 4.

Уст1,=йсцво работае7 следующим образом (си. Фиг.t).

С датчика t (например, шунта) сигнал, соответствующий мощности элек;тронного луча 2, подают на вход блока 5 вычитания. C помощью датчика 3 (например, фотоуиножителя, расположенного горизонтально и направленного на электронный луч 2) измеряют световой поток парогазового факела иэ сварочной ванны изделия 4; С выхода датчика 3.сигнал подают . на уси-! литель 6, а усиленный сигнал, про7 l0 порциональный.мощности излучения из сварочной ванны, подают на вход бло ка 5 вычитания, с помощью которого вычитают из величины сигнала, соответствующего мощности электронного луча 2, величину сигнала, соответствунщего мощности излучения из сварочной ванны иэделия 4. Полученный раэпостный сигнал с выхода блока 5 вычитания подают на первый 13 и третий

14 масштабные усилители. На второй

15 и четвертый 16 масштабные усилители подают сигнал с выхода усилителя

6.. Сигнал с выхода первого 13 и второго 15 масштабных усилителей подают на входы, причем последний иэ них на инвертирующий вход первого сумматора 17, на которои полученный раэностный сигнал, взятый с первым весовым коэффициентом, суммируют с сигналом, пропорциональныи мощности излучения нз сварочной ванны,. взятым с вторыи весовым коэффициентом.: Суммарный сигнал с выхода первого сумматора 17 подают на вход канала. 7 управления, который образозан входом компаратора 8, на второй вход которого подают первый эталонный сигнал с его источника 9. Сигнал сравнения с выхода кампаратора 8 усиливают усилителеи 10 и подают.на вход преобразователя 11 наяряженйеток, который питает фокусирующую катушку l2. Такии образом по результатаи сравнения формируют управлякицее. воздействие на величину тока юокусирующей катушки 12, которое обеспечивает требуемую глубину проплав» ления сварочной ванны. Соответственно сигнал с выхода третьего 14 маса" табнаго усилителя,.соответствующий указаеному разностноиу сигналу,взя- . тому с третьим весовым коэффициентом, и сигнал с выхода четвертого

t6 масштабного усилителя, пропорциональный значению мощности излучения сварочной ванны, взятой с четверики. весовым коэффициентои, подают на иивертирующий вход второго сумматора

133637 жения, который питает электронную пушку 24, формирующую электронный луч 2. Таким образом по результатам сравнения формируют управлявшее;гсздействие на величину тока злектрсн5 ного луча 2, которое обесгечивае; в основном требуемую величину ширины сварочной ванны.

При этом в случае сварки с изменяющимися эталонными значениями параметров сварочной ванны первый масштабный усилитель 13 работает следующим образом. Сигналы с первого выхода блока 25 Формирования непосредственно, а с второго выхода после усиления усилителем 26 подают ня вход делителя 27, вьгходной сигнал которого, пропорциональный частному от деления величины сигналя с lэтО рого вйходя на величину си"".Нала с первого выхода блока 25 Формирования, подают на Вход перемножителя

28. Таким образом реализуют ссотчо1 шение для определения первого весового коэфФициента. На пологой Вхоп перемножителя 28 подают разнсстный сигнал с выхода блока 5 вычитания, а результат геремноженил — Выходной сигнал перемнсжителн 23 c

Второй масштабный усилитель 15 работает следующим образом. С Выходя генератора 29 единичного сигнала подают сигнал на усилитель 30, с выхода которого сигнал поступает на делитель 31, где осуществляется деле40 ние величины данного сигнала ня величину сигнала с первого вь:хода блока

25 формирования, который подают ня другой вход делителя 31. Сигнал, соответствующий частному от деления, подают на вход перемножителя 32 ° Та45 ким образом реализуют соотношение для определения второго весового коэффициента. На другой. вход перемножителя 32 с выхода усилителя 6 подают сигнал, пропорциональный мощности излучения из сварочной ванны, а результат перемножения — выходной сигнал перемножителя 32, соответствующий мощности излучения из сварочной ванны, взятой с вторым весовым коэффициентом, — подают на иивертирующий вход первого сумматора 17.

Третий масштабный усилитель работает следующим образом. Сигнал с тре7 12 тьего выхода блс.кя 25 Формирования через усилитель 33 и сг-.«1-.ял : tiс;ТВОГО ВЫХОДЯ !iBÏOC 1ЭЕДСТВСНРО ПОЛЯЮТ ;Я вход делителя 3«> Bhtxc;t!»o. ". с:".. ял

EOT0PGI О ПРОПЬРЦ< З<1<ЗЛЬНЫ<1 Ч<ЧСТ - Г Q от деления величины сг»гнала с третьего выхода на величину сигналя с »яркого выходя блока 25 форм»poBBHtit» > подают на вход перемггож1»тела 35. Тким образом реализуют сосэтногьен»»е для

ОПРЕДЕЛЕНИЯ тРЕтЬЕГО Н СО110» Э:«-.Э:;:— фициента. Via другой вход i.::-ем1;сэителя 35 подяют р=;зггсст:«.1й с<1-.. ял с выходя блОкя 5 Выли гани«. B pi<.=<.лг тат перемнсженил — выхOJ tieè с.-гги„,, пе ремножителл 35, с ест,зе тс ..11ующи.": разностнсму сигналу, Взятому - треГЬИ 1 BP COBbTM КС +фп;1<1ЕН Э -... — »10<»Я— ют на инвертирующий Вхог. Втог огс сумматора 18.

Четверть»» мясшTÿ6íü и ус1»лит;.л11 16 работает так же, как н,;To-ой масштабный усилитель 15 только егс ВН1ходной сигнал, cooòBåтствугс..tt:»й мощности излученил из СВ ро:ягой ванны, Взятой с Вторым весольм коэффицие«том, усиливают уси.11:;е. †.CM 36, Вых;д)МОЩНО-ТИ llË ".У tP Н i: Л Иа СП ар1.:<1.011 В Л< —

НЫ ВЗ ЯГ ОИ С ЧЕ 111< 1э11

38, с помощью перемнсжителл 41, я

Bo BTopoM источнике 2! =. T:;JIOttt;0» 0 сигнала с помощью пер "Mt.о:кителя 42 ггеремножяют величину сигнала с третьего BbtxoJttG GJTOKB 25 11<01-.мирсвянил на величину этогс же сигналя, предварительно усиленного усилителем

40. Далее сигналы с выходов перемг»сэжителей 41, 42 попадают «я делители

43, 44, где осуществляется деление величин данных сигналов ня величину сигнала с первого выхода блока 25 формирсваг»ия, Сигналы, соответствующие частным от деления, подают соответственно на вход суММаТора 45, где осуществляется сложеггие с величиной усиленного усилителем 37 сигнала с второго выхода блока 25 формирс36377 l4 рочнай ванны, . и сигнал, саответствующий мощности электронного луча,полученный сигнал рассогласования с первым весовым коэффициентом суммируют

5 с сигналом,соответствующим мощности излучения сварочной ванны,с вторым весовым коэффициентом, полученный сигнал сравнивают с первым эталонным

»и сигналом и формируют управляющее воздействие на величину тока фокусирующей катушки рассогласования, сигнал с третьим весовым коэффициентом суммируют с сигналом, соответствующим мощности излучения сварочной ванны с четвертым весовым коэффициентом, полученный сигнал сравнивают с вторым эталонным сигналом и формируют управляющее воздействие на величияу така электронного луча, 2. Способ по rt.l, а т л и ч а юшийся тем„ что первый весовой коэффициент равен

О(1

К» 4TIT М,( (о « (4 е("у

45 l. Способ контроля и регулирования процесса электронно-лучевой сварки, при котором измеряют значение мощности электронного луча и мощности излучаемой сварочной ванны, сравнивают mr, с эталоннь»ми значения50 ми этих параметров и управляют током фокусировки луча, о т л и ч а юшийся тем, чта., с целью повышения точности контроля и регулировании геометрических размеров сварочяой55 ванны и повышения качества сварных соединений, сравнивают сигнал,;соответствуюший машяасти излучения сва 2

» °

2 о где K — удельная мощность, излучаемая сварочной ванной; третий весовой коэфФициент равен е(К

2TiT л

l3 13 ванин, и на иявертирующий вход сумматора 46 где осуществляют вычитание величины сигнала частного иэ величины усиленного усилителем 39 сигнала с третьего выхода блока 25 формирования. Таким образом реализуют соотношение для определения сигналов первого и. второго эталонов, которые с выходов сумматоров

45, 46 падают на входы кампараторов

8, 20 основного 7 и дополнительного !

9 каналов управления для сравнения..

Блох 25 формирования эталонных значений параметров сварочной ванны работает следующим, образом. Выходные сигналы генераторов 47, 48 пропорциональные эталонным значениям

rrapаметрон сварачяцй ванны (глчбияы Й и полуширнны К)9 подают на входы усилителей 49, 50 (они одновременно являются сигналами соответственно второго и третьего выходов блока 25 формировании), а выходы усилителей 49, 50 падают на неинвертирующий и инвертирующий входы сумматора 53 где из величины сигнала, пропорциональной эталонному значению глубины Н9 вычитается величина сигнала, пропорциональная эталонному зкачению. палуширины R. Полученная разность яа выходе сумматора 5» является сигналом первого выхода блока 25 формирования зталачных значений параметров сварочной ванны.

Изобретение позволяет повысить точность контроля и регулирования параметров сварочной ванны, что значительно повышает качество сварного соединения, а также расширить динамический диапазон регулирования, а значит расш « ить область применения.

Формула изобретения я 4 где o(1 = 48 - 4,28К;

T - температура плавления свариваемого материала, град. К;

- теплопроводяость свариваемого материала,Вт/м .град;

Й - эталонное значение глубия ны сварочной ванны, м;

И вЂ” половина эталонного значения полуширины свароч.ной ванны, и; я

af 064+00768 (— -) 9

Н rr r

9 9 К я

=4р. of =0,243 () 9 второй весовой коэффициент ранен четвертый весовой коэффициент ранен! 33f 3

d(К % юК

?O

0 08

К в «; 2» °

30

О 04

К4

Ь а тк г

45

4. Устройство для контроля g регулироваяия процесса электронно-лучевой сварки, содераащее два датчика, первый иэ которь;х подключен к первому входу блока вычитания, к второму входу которого черев усилитель подключен второй датчик, канал управления, фокусирующув катушку электронно-лучевой пушки, соедииеннув 5б с источником ускорякщего напрямеиия, о т л и ч а в щ е е. с я .тем, что в него введены четыре масатабных усилителя, два сумматора, преобраэовавеличины сигналов первого и второго эталонов равны л ЬЫ

Е (Н+- — — )

1 (Ф а л Pd к 2 (R»-» — -) г

1 где ф 4пк - 2,14k<;

3. Способ по п.1, о т л и ч ав m и и с я тем, что, с целью снижения инерционности при сварке с кинжальным проплавлением, первый весовой коэффициент равен

Й

К

И «» °

4пТЛсК где dy = О, t6 (Н вЂ” 4k); второй весовой коэффициент равен третий весовой коэффициент равен

К а»» « . 23гТЛьГ

f четвертый весовой коэффициент равен величины сигналов первого и второго эталонов равны л

Е» Я (1+064 );

Ф а 2R (1 - 0,16 ).

77 36 тель напряжение — ток, формирователь эталонного значения сварочной ванньг н дополнительный канал управления, 5 выход которого соединен с источником . ускорякицего напряжения, а вьмод канала управления через преобразователь напряжение - ток соединен с фо" кусирующей катушкой, первый вход канала управления соединен с выходом первого сумматора, прямой и инверсный входы которого соединены соответственно с выходами первого и третьего масштабных усилителей, выходы второ-, го и четвертого масштабных усилителей соединены через второй суммаI тор с входом дополнительного канала управления, выход блока вычитания соединен с первыми входами первого и третьего масштабного усилителей, а выход усилителя соединен с входами второго и четвертого масштабных усилителей, первый выход блока формирования эталонного значения сварочной ванны соединен с вторьичи входамн первого масштабного усилителя, канала управления и вторым и третьим входами дополнительного канала управления, третий вход которого соединен с третьим входом канала управления, вторым входом вто» рого масштабного усилителя и вторым выходом блока формирования эталоняого значения сварочной панны, третий выход к о торо го с ое дине н с вторыми входами третьего и четвертого масштабных усилителей, с третьим входом первого и вторым входом второго масштабных усилителей и четвертыи входом канала управления.

5. Устройство по п.4, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что канал уп-, равления выполнен на компараторе, вы ход которого через усилитель соединен с выходом блока управления,первый вход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход ко1торого соединен с источником эталонного сигнала, первый, второй и третий входы которого соединены соот- ветственно с вторым, третьим и четвертж входами канала управления.

6. Устройство но п,4, о т л ич а в щ е е с я тем, что перщй и третий масштабный усилитель выполнены на последовательно соединенных усилителе, делителе и перемяомитвлв, выход которого .соединен с выходом первого масштабного усилителя, мрТаблица 1 Ю !

Пункт . формулы иэобрет ния

В С2Ь, ф9 НЬ

Вт.. ми . Р9

Вт.

Рз 9

Вт.

ЗООО 21ОО 9ОО 13 п.2

3535 2405 1130: 30 390 па 3

l7 133637 вый вход которого соединен с вторым входои переиношителя» второй вход делителя соединен с вторым входои первого масштабного усилителя тре5 тий вход которого соединен с входои усилителя.

7. Устройство но п.4, о т л и:ч а ю щ е е с я теи, что второй масштабный усилитель выполнен на по- 1п следовательно соединенных генераторе единичного сигнала усилителя,делителе и перемношителе, выход последнего соединен с вйходом второго масштабного усилителя» первый вход которого соединен с.входом неремношителя, второй вход масштабного усилителя соединен с входом делителя.

8. Устройство по п.4,.о т л и— ч а ю щ е e c я тем, что четвертый 2О иасштабный усилитель выполнен на втором. масштабном усилителе, выход которого через усилитель соединен с выходом четвертого масштабного усилителя„ входы которого соединены с 26 входами третьего масштабного усилителя.

9 ° Устройство llo п»5» о т л и ч а ю щ е е е i теи, что источник эталонного сигнала,выполнен на последовательно .соединенных первои

7 18 усилителе, перемновителе, делителе и суииаторе, при этом выход последнего соединен с выходом источника эталонного сигнала, первый вход которого соединен с вторым входои делителя, второй вход переиношителя соединен с - вторым входои источни- ка эталонного сигнала и через второй усилитель с вторыи входом сумматора, третий вход источника эталонного сигнала соединен с входои первого усилителя.

10. Устройство по п.49 о т л нч а ю щ е е с я тем, что блок формирования эталонных значений параметров сварочной ванны выполнен на последовательно соединенных первом генераторе эталонных значений сварочной ванны, первом усилителе и сумматоре, вход усилителя соединен с первым выходом блока 4ормирования эталонных значений параметров сварочной ванны, второй выход которого соединен с выходом второго генератора эталонных значений сварочной ванны и входои второго усилителя, выход которого через сумматор соедннеН с третьим выходом блока .формирования эталонных значений параметров сварочной ванны.

1336377

К, 10 К,.10

К, 10!

F, ° 10 t

Е .Ф

К

olq

-2,086

1 4мTAЫр

-0,08 0,06 п.2

-0,08 О „Об

3, 152

2noÔ.

2 а р

ЮЮ .Ф Ю.

1,394

0,08 О,об

43T Ad

-0,08 0,06

-1,268

К

-1,536 на Ь вне мФ п.з . К ""-"" — — 1 87

4ЮТЛЫ, 0,1 0,04

0,1 0,04

К,О 16

2%К od(o

-6,635

0,1 0 04

1,87

4яТЛ

0 Ю

211К, Ф, 0,1 0,04

3,317 к, l а (,, О,64К>

4 Ыр

0,1 0,04

3,75 л ц, 0 168 а г

Пумкт форкулы иэобретения

Формулы подсчета коэффициентов. и эталонов

244

ЮЮ

2fK рdр (— -+ 11)

ihda р е

2 (К ") ар

° вюзи 4ааеме Мев

Таблица 2

-0,08 0,06

1,7S -0,08 0,06

-7,5 0,1 0,04

1336377

133б377

13363 П

Составитель В.Грибова

Редактор Т.Зубкова Техред В.Кадар, Корректор B.Бутяга

Заказ 2144

Тираж 519 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-33, Раушская наб;, д.4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 .I