способ электронно-лучевой сварки

Формула изобретения

Способ электронно-лучевой сварки, включающий формирование электронного луча, его отклонение и перемещение относительно оси пушки, расположение фокуса луча внутри свариваемой детали и поддерживание положения фокуса луча по толщине свариваемой детали постоянным, отличающийся тем, что отклонение и перемещение электронного луча от оси пушки осуществляют переменным магнитным полем, которое создают подводом переменного электрического тока к нижней части свариваемой детали через токоподводы, которые располагают с двух сторон симметрично стыку на расстоянии между ними, равном ширине сварного шва в верхней части свариваемой детали, при этом магнитное поле перемещают в направлении сварки со скоростью, равной скорости электронного луча, а величину переменного, подводимого через токоподводы, тока выбирают из условия обеспечения ширины сварного шва корневой зоны, равной ширине его верхней части.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сварочной техники, предназначено для получения неразъемных сварных соединений и касается технологии электронно-лучевой сварки в вакууме неферромагнитных материалов.

Известен способ электронно-лучевой сварки, включающий вращение относительно оси пушки и перемещение электронного луча относительно стыка свариваемой детали (см. авт. свидет. СССР № 1021087, МПК В23К 15/00, опубл. 15.06.1990 г.).

Недостатком такого технического решения является ограниченная область использования способа сварки.

Также известен способ сварки с соосным расположением электронно-лучевой пушки и дуговой горелки, в котором электронный луч проходит через дуговой разряд. В этом способе для сварки швов криволинейной геометрии предложено изменять растекание тока в детали создаваемым дуговым разрядом и формируемым им постоянным магнитным полем отклонять электронный луч в детали (см. патент РФ № 2174067 по классу В23К 15/00).

Однако такое техническое решение имеет низкое качество сварного соединения в корневой части.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ электронно-лучевой сварки, включающий отклонение и перемещение относительно оси пушки электронного луча, фокус которого располагают внутри свариваемой детали, а положение фокуса электронного луча по толщине свариваемой детали поддерживают постоянным (см. авт. свидет. СССР № 1089863, МПК⁸ В23К 15/00).

Основным недостатком является низкое качество сварного шва в средней части из-за неравномерного проплавления по глубине.

Технической задачей изобретения является повышение качества сварного соединения путем улучшения формирования корневой части шва и исключения дефектной зоны в средней части шва.

Решение технической задачи достигается тем, что в известном способе электронно-лучевой сварки, заключающемся в формировании, отклонении и перемещении относительно оси пушки электронного луча, фокус которого располагают внутри свариваемой детали, а положение фокуса луча по толщине свариваемой детали поддерживают постоянным, отклонение электронного луча от оси пушки осуществляется подводом переменного электрического тока к нижней части свариваемой детали с двух сторон симметрично стыку, создавая переменное магнитное поле, перемещающееся в направлении сварки со скоростью, равной скорости электронного луча.

Способ электронно-лучевой сварки заключается в том, что переменное магнитное поле, создаваемое в корневой зоне шва переменным электрическим током, вызывает периодические поперечные колебания электронного луча относительно его оси в корневой зоне шва, что способствует улучшению формирования корня шва.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема реализации способа с видом по направлению сварки, на фиг.2 изображена схема реализации способа с видом вдоль направления сварки.

Схема для реализации способа электронно-лучевой сварки содержит свариваемую деталь 1, установленную над ее верхней поверхностью электронно-лучевую пушку 2, формирующую электронный луч 3, вплотную к нижней части свариваемой детали 1 с двух сторон расположены вращающиеся токоподводы 4, размещенные симметрично свариваемому стыку 5 и подключенные к источнику переменного тока 6.

Схема реализации способа электронно-лучевой сварки работает следующим образом.

Сформированный электронной пушкой 2 электронный луч 3, фокус которого расположен внутри свариваемой детали, при этом положение фокуса электронного луча 3 по толщине свариваемой детали поддерживают постоянным, направляют к свариваемому стыку 5 на верхней поверхности детали 1, к нижней части которой с двух сторон симметрично стыку 5 подводят переменный электрический ток j от источника переменного тока 6, который создает в корневой зоне шва переменное магнитное поле В. Электронный луч 3, генерируемый электронно-лучевой пушкой 2, в корневой зоне шва попадает под действие переменного магнитного поля и начинает совершать периодические поперечные колебания Н относительно оси электронно-лучевой пушки 2. При неравенстве скоростей и несоосности электронного луча 3 и токоподвода 4 электронный луч 3 не будет отклоняться в корневой зоне шва, так как магнитное поле действует локально. Подвод переменного электрического тока от источника 6 осуществляется к токоподводу 4, и перемещение его - в направлении сварки со скоростью V _p, равной скорости сварки V_св, где V_p является скоростью перемещения токоподводов 4.

Заглубление фокуса электронного луча и поддержание его постоянным обеспечивает более равномерный подвод мощности в зону сварного шва и позволяет увеличить глубину шва.

Величина переменного тока, подводимого через токоподводы 4, экспериментально выбиралась таким образом, чтобы ширина шва в корневой зоне получалась равной ширине шва в верхней части сварного шва. Это позволило обеспечить равномерную ширину и качество шва по всей глубине стыка.

Токоподводы 4 выставлялись таким образом, чтобы расстояние между ними было равно ширине шва в верхней части свариваемой детали. Такое положение токоподводов 4 выбирается для минимизации растекания подводимого переменного тока по высоте шва.

При резком увеличении проходящего через токоподводы 4 переменного электрического тока получим большую плотность тока в месте соприкосновения, что может привести из-за большого отклонения электронного луча от оси электронной пушки к оплавлению поверхности токоподводов 4 и частично свариваемой детали 1 в месте подвода электрического тока.

Токоподводы 4 могут быть выполнены в виде тел вращения, например роликов. Такая форма необходима для обеспечения большей площади соприкосновения между токоподводами 4 и нижней поверхностью свариваемой детали 1.

В результате подвода к корневой части шва переменного электрического тока в корневой части шва свариваемой детали 1 возникает переменное магнитное поле, которое в свою очередь отклоняет электронный луч 3 и расширяет корневую часть шва. Такое перемещение электронного луча 3 в стыке позволяет расширить корневую зону сварного шва и не допустить образование дефектов и непроваров.

При больших габаритах свариваемой детали 1 предлагаемый способ можно осуществить следующим образом: электронный луч и токоподводы остаются неподвижными в зафиксированном положении, а свариваемая деталь перемещается на сварочном столе со скоростью сварки V_св.

Использование изобретения позволяет повысить качество сварного шва в средней части за счет равномерного проплавления по всей глубине.