Управление формированием сварного шва при ЭЛС по вторичной электронной эмиссии из зоны сварки

  • Автор:
  • Специальность ВАК РФ: 05.03.06
  • Научная степень: Кандидатская
  • Год защиты: 2002
  • Место защиты: Пермь
  • Количество страниц: 131 с.
  • Стоимость: 250 руб.
Титульный лист Управление формированием сварного шва при ЭЛС по вторичной электронной эмиссии из зоны сварки
Оглавление Управление формированием сварного шва при ЭЛС по вторичной электронной эмиссии из зоны сварки
Содержание Управление формированием сварного шва при ЭЛС по вторичной электронной эмиссии из зоны сварки

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ФОРМИРОВАНИЕМ
ШВА ПРИ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКЕ
1.1. Некоторые особенности взаимодействия электронного пучка
со свариваемым металлом
1.2. Вторично-эмиссионные явления в зоне взаимодействия
при электронно-лучевой сварке
1.3. Использование вторично-эмиссионных явлений для контроля технологического процесса сварки
1.3.1. Контроль фокусировки
1.3.2. Контроль процесса формирования шва
при сквозном проплавлении
1.4. Применение осцилляции электронного пучка и модуляции
его мощности в процессе электронно-лучевой сварки
Выводы
Постановка цели и задачи исследования
2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Методика исследования влияния модуляции тока пучка
при электронно-лучевой сварке на формирование сварного шва и характер тока несамостоятельного разряда в плазме
2.2. Оборудование для исследования влияния модуляции тока пучка
и его осцилляции на характер тока несамостоятельного разряда
2.3. Методика исследования влияния осцилляции электронного пучка при электронно-лучевой сварке на характер тока
несамостоятельного разряда в плазме
2.4. Методика анализа данных регистрации тока несамостоятельного разряда при электронно-лучевой сварке
с осцилляцией и модуляцией пучка
2.5. Методика исследования формирования вторично-эмиссионного сигнала при электронно-лучевой сварке
со сквозным проплавлением
Выводы
3. МЕХАНИЗМ ВТОРИЧНО-ЭМИССИОННЫХ ПРОЦЕССОВ
ПРИ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКЕ
3.1. Исследование влияния модуляции электронного луча на формирование сварного шва и на характер тока
несамостоятельного разряда в плазме
3.1.1. Исследование влияния модуляции электронного луча
на формирование сварного шва
3.1.2. Физическая модель процессов в канале проплавления
3.1.3. Особенности вторично-эмиссионных процессов
при ЭЛС с модуляцией тока пучка
3.2. Исследование формирования вторично-эмиссионного сигнала
при электроннолучевой сварке с осцилляцией электронного пучка
3.2.1. Исследование параметров тока несамостоятельного разряда при электронно-лучевой сварке
с осцилляцией электронного пучка
3.2.2. Особенности выбора тока фокусировки при электронно-лучевой сварке с осцилляцией электронного пучка
3.3. Особенности формирования вторично-эмиссионного сигнала
при электронно-лучевой сварке со сквозным проплавлением
Выводы
4. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВОЙ СВАРКИ С ОСЦИЛЛЯЦИЕЙ ЭЛЕКТРОННОГО ЛУЧА И МОДУЛЯЦИЕЙ ЕГО МОЩНОСТИ
4.1 Метод адаптивного управления положением фокуса пучка
при электронно-лучевой сварке
4.2 Методы контроля и управления формированием шва
при электронно-лучевой сварке со сквозным проплавлением
4.3 Компьютерная информационно-измерительная управляющая система контроля и регулирования
процессов электронно-лучевой сварки
Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Электронно-лучевая сварка с глубоким проплавлением, обладая рядом технологических преимуществ перед другими видами сварки, находит все более широкое применение в промышленности.
В то же время существует ряд факторов, сдерживающих дальнейшее расширение сферы применения электронно-лучевой обработки и повышение качества сварных соединений. Наиболее существенным из них является недостаточная воспроизводимость термических параметров обработки, имеющая место, несмотря на стабилизацию всех электрических характеристик питающих устройств электронно-лучевых агрегатов. В значительной мере это связано с тем, что при эксплуатации электронно-лучевых установок не удается воспроизводить режим фокусировки электронного пучка, поскольку фокусировка пучка связана с параметрами электронно-оптической системы пушки, которые могут неконтролируемо изменяться со временем, например, из-за выработки катодного узла пушки.
В связи с этим проблема разработки бездефектных технологий электроннолучевой сварки (ЭЛС), в первую очередь, требует решения вопросов, связанных с управлением процесса взаимодействия электронного пучка с металлом для обеспечения воспроизводимости термических параметров обработки. Управление процессом ЭЛС может быть осуществлено при реализации оперативного контроля параметров взаимодействия электронного пучка с металлом. Наиболее перспективными показали себя вторично-эмиссионные методы, связанные с регистрацией вторично-электронного тока в плазме, образующейся над зоной ЭЛС. Параметры этого вторичного тока, в частности амплитуда составляющих спектра его колебаний, содержат информацию об интенсивности термического воздействия электронного пучка на свариваемый металл, и широко применяются для контроля фокусировки электронного пучка. Однако стохастический характер колебаний вторичного тока в плазме при ЭЛС с глубоким проплавлением снижает точность контроля фокусировки электронного пучка.
Существенным фактором, сдерживающим развитие методов оперативного контроля ЭЛС, является отсутствие достоверных моделей формирования канала проплавления и процессов, происходящих в нем.
Параметры тока несамостоятельного разряда в плазме тесно связаны с процессами в канале проплавления. Это открывает возможности изучения фи-

стрируемого в цепи коллектора, установленного над зоной обработки. Колебания луча осуществлялись как вдоль, так и поперек шва или одновременно в обоих направлениях по пилообразной траектории. Частота осцилляции изменялась от 20 до 600 Гц. Кроме того осуществлялась круговая развертка с частотой 1100 Гц. Осциллограммы тока ионов при электронно-лучевой сварке с осцилляцией пучка принимают упорядоченный характер, и частоты импульсов ионного тока соответствуют частотам осцилляции.
Выводы
1. На протяжении многих лет ведутся интенсивные экспериментальные и теоретические исследования процессов, сопутствующих электронно-лучевой сварке с глубоким проплавлением. Установлено, что в жидком металле вокруг электронного пучка образуется канал проплавления. Предложено большое количество моделей, описывающих явления, происходящие в канале. Во всех работах указывается стохастический характер и сложность этих процессов, а также большое количество факторов, влияющих на их протекание. Отмечается необходимость более детального изучения явлений, сопровождающих электронно-лучевую сварку с глубоким проплавлением.
2. Исследование процессов, имеющих место в канале проплавления, возможно посредством изучения параметров вторичных излучений, сопутствующих электронно-лучевой обработке: инфракрасного и рентгеновского излучений, а также токов заряженных частиц, покидающих зону обработки.
3. Существует ряд факторов, сдерживающих расширение сферы применения электронно-лучевой обработки и повышение качества сварных соединений. Наиболее существенным из них является недостаточная воспроизводимость термических параметров обработки, имеющая место, несмотря на стабилизацию всех электрических характеристик питающих устройств электроннолучевых агрегатов. В значительной мере это связано с тем, что при эксплуатации электронно-лучевых установок не удается воспроизводить режим фокусировки электронного пучка, поскольку фокусировка пучка связана с параметрами электронно-оптической системы пушки, которые могут неконтролируемо изменяться со временем, например, из-за выработки катодного узла пушки.

Рекомендуемые диссертации данного раздела