Наблюдение канала проплавления в рентгеновском спектре при электронно-лучевой сварке

<Тешетневс^ие чтения. 2016

Из всего вышесказанного следует:

Использование адаптированной, т. е. доработанной, цилиндрической метки в комплекте с магнитной базой для настройки на сложных формах крупногабаритных конструкций по сравнению с использованием метки, вмонтированной в сферу, даёт экономическую выгоду в 2-2,5 раза при схожих технических характеристиках.

Библиографические ссылки

1. Двирный Г. В. Методы высокоточных измерений прецизионных конструкций мобильных автоматических космических аппаратов в термовакуумных условиях // Вестник СибГАУ. 2011. Вып. 2. С. 38-43.

2. Двирный Г. В. Особенности отработки крупногабаритных трансформируемых конструкций // Научно-техническая конференция молодых специалистов ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» : материалы конф. Железногорск, 2008. С. 69-70.

3. Тестоедов Н. А., Двирный Г. В., Пермяков М. Ю. Определение величины температурных деформаций размеростабильных рефлекторов // Вестник СибГАУ. 2011. Вып. 2. С. 67-71.

4. Двирный Г. В., Пермяков М. Ю. Испытания по определению температурных деформаций // «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» : научно-техническая конф. молодых специалистов, посвящённой 50-летию полета в космос Ю. А. Гагарина : материалы конф. Железно-горск, 2011. С. 232-233.

5. Определение погрешности при высокоточных измерениях прецизионных размеростабильных угле-пластиковых конструкций космических аппаратов, в термовакуумных условиях / В. М. Михалкин [и др.] // Исследования в области оружия и систем вооружения,

авиа- и ракетостроения, космических летательных аппаратов : сб. трудов. СПб. : Балтийский гос. техн. ун-т, 2011. С. 97-103.

References

1. Dvirniy G. V. Metody vysokotochnyh izmerenij precizionnyh konstrukcij mobil'nyh avtomaticheskih kosmicheskih apparatov v termovakuumnyh uslovijah // Vestnik SibGAU. 2011. Iss. 2. P. 38-43.

2. Dvirniy G. V. Osobennosti otrabotki krupnogabaritnyh transformiruemyh konstrukcij // Nauchno-tehnicheskaja konferencija molodyh specialistov OAO «Informacionnye sputnikovye sistemy» imeni akademika M. F. Reshetneva»: Materialy konferencii. Zheleznogorsk, 2008. P. 69-70.

3. Testoedov N. A., Dvirniy G. V., Permjakov M. Ju. Opredelenie velichiny temperaturnyh deformacij razmerostabil'nyh reflektorov // Vestnik SibGAU. 2011. Iss. 2. P. 67-71.

4. Dvirniy G. V., Permjakov M. Ju. Ispytanija po opredeleniju temperaturnyh deformacij // Nauchno-tehnicheskaja konferencija molodyh specialistov OAO «Informacionnye sputnikovye sistemy» imeni akademika M. F. Reshetneva», posvjashhjonnoj 50-letiju poleta v kosmos Ju. A. Gagarina : materialy konf. Zheleznogorsk, 2011. P. 232-233.

5. Mihalkin V. M. [et al.] Opredelenie pogreshnosti pri vysokotochnyh izmerenij ah precizionnyh razmerostabil'nyh ugleplastikovyh konstrukcij kosmicheskih apparatov, v termovakuumnyh uslovijah // Issledovanija v oblasti oruzhija i sistem vooruzhenija, avia- i raketostroenija, kosmicheskih letatel'nyh apparatov : sb. trudov. SPb. : Baltijskij gosudarstvennyj tehnicheskij universitet, 2011. P. 97-103.

© Байбородова E. А., Двирный Г. В., Антоненко А. П., Усачёв Д. В., Чураков Д. В., 2016

УДК УДК 621.791.72

НАБЛЮДЕНИЕ КАНАЛА ПРОПЛАВЛЕННЯ В РЕНТГЕНОВСКОМ СПЕКТРЕ ПРИ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКЕ

В. Я. Браверман, Д. Г. Кучаева

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Pешетнева Pоссийская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: braverman-vladimir@rambler.ru

Электронно-лучевая сварка широко применяется для получения неразъемных соединений изделий аэрокосмической отрасли. Наблюдение канала проплавления может стать дополнительным инструментом для контроля формирования сварного шва. В статье представлены некоторые результаты экспериментальных исследований в этом направлении.

Ключевые слова: электронно-лучевая сварка, рентгеновское излучение, рентгеновский датчик.

проектирование и производство летательных, аппаратов, космические исследования и проекты

MONITORING CHANNEL PENETRATION IN THE X-RAY SPECTRUM IN ELECTRON-BEAM WELDING

V. Ya. Braverman, D. G. Kuchaeva

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: braverman-vladimir@rambler.ru

Electron beam welding is widely used for permanent connections aerospace products. Observation channel of penetration can be an additional tool to control the formation of the weld. The article presents the results of experimental studies in this direction.

Keywords: electron beam welding, X-ray radiation, X-ray radiation sensor/

Со времени первого промышленного применения (1958) накоплен значительный опыт использования электронно-лучевой сварки (ЭЛС) для получения неразъемных соединений. Известные преимущества этого вида сварки обусловливают целесообразность ее применения в агрегатном и корпусном производствах предприятий аэрокосмической отрасли.

Сложность и многофакторность ЭЛС затрудняют воспроизводимость качества сварных швов. В связи с этим требуется контроль процесса и управление формированием сварного шва [1-4]. Одним из элементов контроля является наблюдение процессов, происходящих в канале проплавления.

Визуальное наблюдение может стать дополнительным инструментом для исследований физических процессов, происходящих в канале проплавления, и для контроля формирования сварного шва при сварке. Сопутствующее ЭЛС тормозное рентгеновское излучение (РИ) - практически единственный источник информации для этой цели.

В экспериментах применялась камера-обскура, для формирования проекционного рентгеновского изображения сварочной ванны на мишени трубки видеокамеры по сцинтилляционным вспышкам рентгеновского датчика (рис. 1). В качестве датчика использован кристалл на основе NaJ.

В данном случае необходимо учитывать изменение ослабления РИ по глубине h. Зависимость l от h можно представить следующим образом [5]:

l = Ц1 - р/р„),

где 1щ - максимальная толщина детали, проходимая РИ (Р = 0); р - угол, определяющий направление луча, формирующего изображение точки h (0 < р < ри).

Кратность ослабления РИ за счет прохождения им пути l в материале:

^ = ехр (-|Д) = ехр[-|т + (|д4)(р/рт)],

где | - коэффициент ослабления излучения в материале свариваемых изделий.

Рис. 1. Наблюдение с помощью камеры-обскуры и передающей видеокамеры

тг

г

Тешетневс^ие чтения. 2016

а б в

Рис. 2. Фрагменты канала проплавления в рентгеновском спектре: а - наблюдение в плоскости, перпендикулярной плоскости стыка; б, в - наблюдение в плоскости стыка

Кратность К1 зависит от направления р. Для компенсации зависимости К от направления вводится дополнительное ослабление К так, чтобы полное ослабление было равно ослаблению в направлении р = 0:

К = КК = ехр (-ц/и).

Отсюда

К = ехр [(-ц/и) (р/р„)].

Таким образом, полное ослабление будет одинаково для любого направления.

Способ выравнивания интенсивности излучения заключается во введении в измерительный тракт дополнительного коэффициента ослабления К, такого, чтобы выполнялось условие

КуСехр(-ц 1т) = КуСК ехр(-ц 1),

где Кус - коэффициент усиления измерительного тракта. Отсюда

К = ехр[(-Ц 1т)(р/рт)].

Видно, что при регистрации излучения из корня канала (Р = 0) К = 1, т. е. ослабление отсутствует. Когда излучение регистрируется из точки, близкой к поверхности изделия (Р = рт), то вводится максимальное ослабление.

На практике это можно реализовать программным способом, управляя коэффициентом преобразования в процессе построчного опроса изображения, сформированного на кристалле рентгеновского датчика.

На рис. 2 представлены некоторые кадры, полученные описанным способом.

Библиографические ссылки

1. Браверман В., Баякин С. Устройство управления фокусировкой и глубиной проплавления по собственному рентгеновскому излучению при ЭЛС с модуляцией уровня фокусировки // Сварочное производство. М. : Машиностроение, 1997. № 1. С. 16-19.

2. Экспериментальные исследования рентгеновского излучения при электронно-лучевой сварке / В. Я. Браверман, В. С. Белозерцев, А. Н. Успенский // Вестник СибГАУ. 2005. № 6. С. 196-200.

3. Браверман В. Тормозное рентгеновское излучение при электронно-лучевой сварке и его взаимосвязь

с параметрами процесса // Вестник СибГАУ. 2008. № 3 (20). С. 117-121.

4. Вопросы управления формированием сварного шва при электронно-лучевой сварке / В. Я. Браверман, В. С. Белозерцев, В. П. Литвинов и др. // Вестник СибГАУ. 2008. № 2 (19). С. 148-152.

5. Браверман В. Я., Башенко В. В. Исследование возможности наблюдения канала проплавления в рентгеновском спектре при ЭЛС // Технология и оборудование электронно-лучевой сварки - 2008 : материалы I Междунар. науч.-техн. конф. (18-20 мая 2008, г. Санкт-Петербург) ; ООО «Агентство "ВиТ Принт"». СПб., 2008. С. 139-144.

References

1. Braverman V., Bayakin S. Ustroystvo upravleniya fokusirovkoj i glubinoj proplavleniya po sobstvennomu rentgenovskomu izlucheniyu pri JeLS s modulyaciej urovnya fokusirovki [The control unit focus and depth of penetration of X-rays on his own in EBW with focus level modulation]. Welding production. Moscow: Mashinostroenie Publ., 1977. № 1. P. 16-19.

2. Braverman V. Ya., Belozercev V. S. , Uspenskij A. N. [Experimental research of x-ray radiation during electron beam welding] // Vestnik SibGAU. 2005. № 6. P. 196-200 (In Russ.).

3. Braverman V. Ya. [Decelerating x-ray radiation during electron beam welding and its interrelation with the process parameters] // Vestnik SibGAU. 2008. № 3. P. 117-121 (In Russ.).

4. Braverman V. Ya., Belozercev V. S., Litvinov V. P., Rozanov O. V. [Issues relating to controlling seam formation process in electron beam welding] // Vestnik SibGAU. 2008. № 2. P. 148-152 (In Russ.).

5. Braverman V. Ya., Bashenko V. V. [Study the possibility of observing the channel penetration in the X-ray spectrum in EBW] // Materialy I Mezhdunar. nauch.-tech. konf. "Tehnologiya i oborudovanie jelektronno-luchevoj svarki-2008" [Materials I Intern. Scientific. Tech. Conf "Technology and equipment electron beam welding - 2008"]. SPb., 2008. P. 139-144.

© Браверман В. Я., Кучаева Д. Г., 2016