Способ слежения за стыком при лучевой сварке

 

Изобретение относится к технологии лучевой сварки. Целью изобретения является повышение точности при сварке металлов большой толщины. При лучевой сварке для совмещения луча со стыком используют рентгеновское излучение из корневой части зоны сварки. Преобразуют это излучение в электрический сигнал в виде двугорбого импульса. Совмещение луча со стыком осуществляют по временному интервалу между максимальны.ми значениями амплитуды импульса. Для получения сигнала используют коллиматор, щели которого располагают как поперек, так и вдоль стыка. При поперечном размещении щели интенсивности рентгеновского излучения при наличии и отсутствии стыка отличаются незначительно . При продольно.м относительно стыка размещении щели коллиматора и поперечном сканировании датчика выделяется двугорбый импульс, особенно четкий при соизмеримых размерах щирины щели и величины зазора в стыке. 4 ил., 1 табл. S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (511 4 В 23 К 15/00, 26/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3892990/25-27 (22) 1! .05.85 (46) 30.04.88. Бюл. № 16 (72) А. А. Солнцев и А. П. Бесчетнов (53) 621.791.72 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 886384, кл. В 23 К 15/00, 1980.

Заявка Японии № 5! — 106790, кл. В 23 К 15/00, !980. (54) СПОСОБ СЛЕЖЕНИЯ ЗА СТЫКОМ

ПРИ ЛУЧЕВОЙ СВАРКЕ (57) Изобретение относится к технологии лучевой сварки. Целью изобретения является повышение точности при сварке металлов большой толщины. При лучевой сварке для совмещения луча со стыком используют рентгеновское излучение из корневой

„.SU„» 1391834 A 1 части зоны сварки. Преобразуют это излучение в электрический сигнал в виде двугорбого импульса. Совмещение луча со стыком осуществляют по временному интервалу между максимальными значениями амплитуды импульса. Для получения сигнала используют коллиматор, щели которого располагают как поперек, так и вдоль стыка.

При поперечном размещении щели интенсивности рентгеновского излучения при наличии и отсутствии стыка отличаются незначительно. При продольном относительно стыка размещении щели коллиматора и поперечном сканировании датчика выделяется двугорбый импульс, особенно четкий при соизмеримых размерах ширины щели и величины зазора в стыке. 4 ил., 1 табл.

1391834

Изобретение относится к технологии лучевой сварки.

Целью изобретения является повышение точности при сварке металлов больших толщин.

На фиг. 1 изображена схема осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2— схема управления лучом; на фиг. 3 — схема устройства щелевого коллиматора рентгентелевизионного датчика; на фиг. 4 — временные диаграммы преобразования сигналов.

При слежении за стыком при лучевой сварке совмещение луча 1 со стыком 2 осуществляют по сигналу из видимой области спектра излучения из зоны сварки. При этом используют рентгеновское излучение из корневой части 3 зоны сварки, преобразуют

его в электрический сигнал в виде двугорбого импульса 4, а совмещение луча 1 со стыком осуществляют по временному интервалу между максимальными значениями амплитуды импульса 4 (фиг. 1, 2 и 4).

Обычно ось луча 1 не совпадает с плоскостью стыка 2 свариваемого изделия 5, поэтому при наведении луча 1 на верхнюю часть стыка 2 в корневой части 3 зоны сварки образуются несплавления. Для устранения несплавлений ось луча 1 совмещают с серединой стыка 2 в его корневой части 3. Величина корневой части 3 стыка 2 составляет 10 — 15Я от толщины свариваемого изделия 5.

Контрольную информацию о середине корневой части 3 стыка 2 и оси луча 1 получают в виде рентгеновского излучения, которое образуется за счет взаимодействии луча 1 с расплавленным металлом. Датчик 6 ренгеновского излучения со щелевым коллиматором 7 располагают со стороны электронно-лучевой пушки 8 в плоскости стыка 2, а основную щель 9 коллиматора 7 ориентируют поперек стыка 2. В качестве датчика 6 используют рентгентелевизионный видикон или рентгеновский детектор на основе микроканальных пластин.

Рентгеновское излучение, принимаемое из корневой части 3 и характеризующее его пространственное положение относительно луча 1, проходит к мишени рентгенвидикона через основную щель 9 коллиматора 7, причем ось коллиматора 10 направлена на середину корневой части.

Вспомогательные щели 11 коллиматора предназначены для наблюдения процесса сварки. Ширина любой щели 9, 11 соответствует нескольким телевизионным строкам рентгенвидикона. Проходящее через щель 9 рентгеновское излучение проецируется на мишень рентгенвидикона на несколько телевизионных строк и усредняется по кадру вдоль стыка 2 с учетом скоростей сварки и обработки информации, в результате чего при кратковременном пропадании информации, связанном со значительным уменьше40

Двугорбый импульс 4 поступает на входы формирователей 16, 17 спектра фильтров низких и высоких частот, а на выходе последних получают отфильтрованные импульсы 14, 15. Импульсы 14, 15 по уровням

18 и 19 ограничивают в блоках 20, 21, а затем преобразуют их в прямоугольные импульсы 22 и 23 с длительностями 24, 25 в формирователях 26, 27 импульсов. Затем в устройствах 28, 29 обработки информации выделяют середины импульсов 22, 23 (фиг. 4) и получают строб-импульсы 30, 31 с их временным положением 32, 33, которые поступают на входы триггера 34. С выхода триггера 34 получают импульс 35 с длительностью 36, соответствующей временному и пространственному рассогласованию луча 1 и стыка 2. Это рассогласование подают на вход преобразователя 36 длительности амплитуды, с выхода которого оно в виде регулирующего воздействия 37 (постоянное напряжение или ток) поступает на исполнительный орган 38, управляющий лучевым перемещением источника 8 (электроннолучевая пушка или лазер).

1 нием ширины зазора в стыке 2, вероятность сбоя работы устройства значительно уменьшается, а его помехоустойчивость возрастает, что позволяет повысить точность слежения

5 Ось коллиматора 10 перед сваркой направляют на середину корневой части 3 стыка, глубину залегания которой определяют ориентировочно расчетным путем с учетом угла наклона датчика 6 и зависит от толщины свариваемого изделия 5.

В процессе сварки рентгеновское излучение от плазмы, образующейся в корневой части 3, поступает на рентгентелевизионный датчик 6, сквозь свариваемое изделие 3 и стык 2, где преобразуется в двугорбый импульс 4. Ось 12 обозначает ординату времени. Импульс 13 состоит из двух импульсов 14 и 15, причем импульс 14 соответствует полному рентгеновскому излучению плазмы, проходящему сквозь свариваемое изделие 5, а импульс 15 — тому же излучению, но проходящему сквозь стык 2 с меньшим поглощением.

Максимальные значения амплитуды импульсов 14 и 15 зависят от типа и толщины свариваемого изделия 5, а также вели25 чины зазора в стыке 2. Так, при гарантированной ширине зазора в стыке 2 амплитуда импульса 15 больше, чем импульса 14 при произвольной, реальной величине зазора в стыке 2, амплитуды импульсов также могут быть произвольными, а при значительном пространственном расеогласовании луча

1 и стыка 2, когда импульс 15 от стыка 2 находится в начале восходящей или в конце нисходящей ветви кривой пространственного рентгеновского излучения, амплитуда импульса 14 больше, чем импульса 15.

1391834

Формула изобретения

30 Диа—

Способ

Сканирование попеМате- Ток риал свар

Угол

УскоренВели- РегуПоло- Шижение

Тип

Тип чина зазометр от— верстия, лируемый кристалла кол— лиматоки, мА ное щели на напряжера в парасты- метр ке,мм колще— лимарек ра ли, стыка ние, кВ тора мм мм

1 1 45 — I

Щеле- Попевс)й рек

NaI (Те) тный миниевый сплав

7075 с стыка центральным отверстием

То же

То же ° 50 100

Алюми—

1 1

С центральПред— лага- ниевый емый ным отверстием сплав

АМТ вЂ” 6

То же

0,2 40

Pery- — 45 + 40 60 120 60

- 0,05 zñ,â

0 1 Торок ц(еле- Попевой рек лирувдоль емая стыка 70,2 з

При использовании вместо частотной селекции, осуществляемой фильтрами 16, 17, селекции по длительности точность слежения может быть дополнительно увеличена.

При совпадении оси луча 1 с серединой стыка 2 их рассогласование отсутствует, а длительность 36 импульса 35 равна нулю (или стремится к нулю) . При этом знак рассогласования определяют известным путем.

При значительном рассогласовании луча

1 и стыка 2 импульс 15 отсутствует. В этом случае осуществляют приблизительное совмещение. луча 1 с верхней частью стыка 2 визуально, вручную или включают поперечное относительно плоскости стыка 2 сканирование луча 1 с малым током, известным путем автоматически обнаруживают стык 2, совмещают его с осью луча 1 и включают рабочий режим сварки.

Пример. Эксперимент проводили на установке ЭЛУ-9 с использованием пушки

КЭП-3 и источника питания У-927.

Условия и результаты эксперимента приведены в таблице.

Щель коллиматора располагали поперек и вдоль стыка. При поперечном размещении щели интенсивность рентгеновского излучения, регистрируемая интегральным датчиком на крисстале NaI (òå) при наличии и отсутствии стыка, отличалась незначительно ввиду существенной разницы длительности импульсов. В этом случае импульс от стыка выделяли только с помощью рентгентелевидения.

Извес- Алю- 50 50

При продольном относительно стыка размещении щели и поперечном сканировании датчика выделяли двугорбый импульс особенно при соизмеримых размерах ширины щели и величины зазора в стыке. Точность контроля определялась шириной щели.

При поперечном размещении щели импульс от излучения проходящего через свариваемое изделие выделялся устойчиво, а импульс от стыка отсутствовал.

При продольном размещении щели и негарантированном зазоре в стыке импульс от излучения, проходящего через свариваемое изделие, также выделялся устойчиво, а импульс от стыка — неустойчиво ввиду недостаточной величины зазора в стыке и пространственно-временной нестабильности рентгеновского излучения.

Способ слежения за стыком при лучевой сварке, при котором совмещение луча со стыком осуществляют по сигналу из видимой области спектра излучения из канала проплавления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при сварке металлов больших толщин, используют рентгеновское излучение из корневой части канала проплавления, преобразуют его в электрический сигнал в виде двугорбого импульса, а совмещение луча со стыком осуществляют по временному интервалу между максимальными значениями амплитуды этого импульса.

1391834

Фиг.!

L аиа. 3

<аиа. 4

Составитель В. Мельников

Редактор М. Келемеш Техред И. Верес Корректор И. Эрдейи

Заказ 1792/! 7 Тираж 92! Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4