Автоматическая компенсация влияния магнитных полей на точность позиционирования по стыку соединения при электронно-лучевой сварке

• Автор: Дружинина, Александра Алексеевна
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 116 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА ПО СТЫКУ СОЕДИНЕНИЯ
1.1 Системы для совмещения электронного пучка со стыком свариваемого изделия
1.1.1 Автоматическое наведение на стык с помощью механических
и электромеханических датчиков стыка
1.1.2 Автоматическое наведение на стык с помощью электромагнитных датчиков стыка
1.1.3 Автоматическое наведение на стык с помощью оптических
датчиков стыка
1.1.4 Системы контроля и позиционирования электронного пучка с вторичноэмиссионными датчиками стыка
1.1.5 Системы контроля и позиционирования электронного пучка
с рентгеновским датчиком стыка
1.2 Анализ влияния магнитных полей на положение электронного пучка
в процессе ЭЛС
1.3 Способы устранения влияния магнитных полей при ЭЛС
1.4 Выводы и постановка задачи
ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ В ПРОСТРАНСТВЕ ПУШКА - СВАРИВАЕМОЕ ИЗДЕЛИЕ
2.1 Математическая модель распределения магнитной индукции поля термоэлектрических токов
2.2 Математическая модель распределения магнитной индукции поля остаточной намагниченности
2.3 Выводы
ГЛАВА 3 МЕТОД КОНТРОЛЯ ВЛИЯНИЯ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА ОТКЛОНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА
3.1 Особенности формирования рентгеновского излучения от поверхности свариваемого изделия
3.2 Математическая модель метода контроля влияния магнитных полей
на отклонение электронного пучка
3.3 Статические характеристики рентгеновского датчика
3.4 Спектральные характеристики датчика
3.5 Выводы
ГЛАВА 4 МЕТОД АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОМПЕНСАЦИИ ВЛИЯНИЯ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА ТОЧНОСТЬ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА
4.1 Метод автоматической компенсации влияния на электронный пучок магнитных полей термоэлектрических токов
4.2 Метод автоматической компенсации влияния на электронный пучок полей остаточной намагниченности
4.3 Анализ автоматической системы компенсации влияния магнитных полей
на точность позиционирования электронного пучка
4.3.1 Структурная схема автоматической системы компенсации влияния магнитных полей
4.3.2 Анализ динамических свойств автоматической системы компенсации влияния магнитных полей
4.3.3 Анализ точности позиционирования электронного пучка по стыку
4.4 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Электронно-лучевая сварка (ЭЛС) широко применяется для получения высококачественных неразъемных соединений в аэрокосмической отрасли, судостроении и энергетике. Это обусловлено широкими технологическими возможностями данного вида сварки, к которым, в том числе, относится способность электронного пучка перемещаться по обрабатываемой поверхности при практически любой форме траектории под действием магнитных полей быстродействующей отклоняющей системы.
Вместе с тем, электронный пучок, благодаря своей высокой чувствительности к магнитным полям, отклоняется от оптической оси электронно-лучевой пушки как в промежутке от пушки до свариваемого изделия, так и по глубине канала проплавления в свариваемом изделии под действием поля помехи, действующей на пучок в процессе ЭЛС. Причем отклонения электронного пучка от стыка соединения намного превышают допустимые значения. Это приводит к образованию непроваров по глубине соединения, особенно при сварке изделий больших толщин.
Таким образом, влияние магнитных полей, наводимых в свариваемых деталях, на точность позиционирования электронного пучка по стыку соединения является сложной научно-технической проблемой, препятствующей достижению высокого качества сварных соединений.
Вопросам исследования влияния на электронный пучок магнитных полей и разработки методов уменьшения этого влияния посвящены работы Назаренко
O.K., Непорожнего В.Ю., Лаптенка В.Д., Мурыгина A.B., Драгунова В.К., Бра-вермана В.Я., Watanabe K., Blakeley P.J., Sanderson A., Wei P.S. и др.
Следует отметить, что существующие методы уменьшения влияния магнитных полей имеют ряд недостатков и не могут в полной мере обеспечить получение высокого качества сварных соединений. В ряде случаев их применение приводит к необходимости проведения предварительных дорогостоящих и трудоемких операций по размагничиванию деталей.

нок 1.5), где ось Z совпадает с оптической осью электронно-лучевой пушки, а ось У параллельна стыку свариваемых деталей. Однако, основной вклад в отклонение пучка электронов от стыка вносит продольная к стыку составляющая индукции магнитного поля Ву.
Для оценки влияния магнитного поля на траекторию пучка электронов необходимо иметь формулы для расчета отклонения пучка от оси электроннолучевой пушки, пригодные для расчетов на микроЭВМ в реальном масштабе времени. Интерес также представляет определение угла наклона траектории пучка, поскольку он характеризует отклонение сварного шва от плоскости стыка.
В работе [54] получены простые приближенные формулы, позволяющие определить угол V)/ наклона траектории пучка и смещение х электронного пучка от оптической оси пушки, вызванных действием неоднородного магнитного поля, направленного перпендикулярно траектории электронного пучка:
Рисунок 1.5 - К определению отклонения электронного луча в магнитном поле

(1.2)