Метод синхронного детектирования для получения информации о положении стыка в системе слежения при электронно-лучевой сварке

Секция «Информационно-управляющие системы»

УДК 004.772

Е. С. Попельнюхова Научный руководитель - В. Д. Лаптенок Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

МЕТОД СИНХРОННОГО ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ О ПОЛОЖЕНИИ СТЫКА В СИСТЕМЕ СЛЕЖЕНИЯ ПРИ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКЕ

Установки для электронно-лучевой сварки представляет собой сложный комплекс, высокая скорость сварки и ограниченные возможности визуального наблюдения, создают большие трудности управления процессом. Поэтому актуальным вопросом является максимальная автоматизация процесса.

Малая ширина сварного шва и большое отношение глубины и ширины шва требуют точного совмещения пучка электронов с плоскостью свариваемого шва. Погрешность позиционирования зависит от ширины зазора, толщины деталей, ширины шва в его корне и обычно не должна превышать 0,1-0,2 мм. В тех случаях, когда идет обработка деталей малых размеров или когда координата стыка строго фиксирована, можно наводить электронный пучок на стык вручную с наблюдением с помощью оптической системы. Такой способ применяется при сварке больших партий одинаковых деталей, или когда изготовление деталей ведется с высокой точностью по другим соображениям.

В технологии ЭЛС крупногабаритных изделий сложной конфигурации требуется автоматическое позиционирование по стыку. Оно позволяет сократить время позиционирования электронного пучка на стык, обеспечить точное следование по траектории стыка, исключить влияние на пучок магнитных полей, снизить требования к точности перемещения электронной пушки, повысить уровень автоматизации процесса сварки.

Данная задача может быть решена методом синхронного детектирования.

Метод основан на датчике положения стыка - коллекторе вторичных электронов (КВЭ). В простейшем

случае он представляет собой металлическое кольцо с центральным отверстием, установленное на торце электронно-лучевой пушки на изоляторах (см. рисунок). При взаимодействии пучка электронов с поверхностью свариваемого изделия часть из них отражается, и вторичные, отраженные электроны попадают на коллектор вторичных электронов, что приводит к току через нагрузочный резистор Як. Ток вторичной эмиссии определяется первичным током пучка электронов, коэффициентами вторичной эмиссии свариваемого изделия и геометрическими характеристиками ДВЭ, определяемыми углами а1 и а2.

При попадании пучка электронов на различные неоднородные поверхности (зазор в стыке, бурт, разделка кромок, разнородные материалы и т. д.) происходит изменение вторично-эмиссионного тока. В случае пересечения пучком электронов зазора в стыке число отраженных электронов, попадающих на датчик, резко снижается, и в электронную часть следящей системы поступает положительный импульс.

Если центр пучка электронов совпадает с центром импульса, то он совпадет с осью стыка. Если центр импульса находится правее, то это значит, что стык отклонен направо на величину 5 относительно центра пучка электронов.

Электроннолучевая пушка

Функциональная схема вторично-эмиссионного датчика положения стыка: х1 и х2 - положение кромок свариваемых деталей

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2014. Информационные технологии

Возможна ситуация левого отклонения стыка относительно пучка. Таким образом, определяется величина отклонения положения стыка относительно центра фокальной плоскости луча и может быть записана траектория стыка.

В ходе записи на стыке могут встречаться различные препятствия, прихватки, царапины и прочее, которые влияют на характеристики, снимаемые датчиками. В результате записанная траектория может выглядеть как «кардиограмма» с провалами и выбросами. Чувствительность в этих местах резко падает. Для устранения влияния подобных искажений необходимо обработать (сгладить) траекторию специальными математическими методами.

Сигналы, характеризующие положение стыка, преобразуются в управляющие команды для блока

управления приводом перемещения свариваемого изделия. При управлении приводом автоматически обеспечивается разгон-торможение шагового двигателя по заданному закону.

Устройство для автоматизированного ведения луча по стыку, реализующее описанный метод, является электронной приставкой к оборудованию для ЭЛС.

Библиографические ссылки

1. Лаптенок В. Д., Мурыгин А. В., Серегин В. Я. Управления электронно-лучевой сваркой М. : Красноярск, 2010. С. 21.

2. Гладков Э. А. Управление процессами и оборудованием при сварке. М. : Академия, 2006. 432 с.

© Попельнюхова Е. С., 2014

УДК 004.772

Ю. Н. Тютюник Научный руководитель - В. Д. Лаптенок Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ПРОИЗВОДСТВО ТОНКОСТЕННЫХ ВОЛНОВОДНО-РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ТРАКТОВ

ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Показаны особенности производства тонкостенных волноводно-распределительных трактов с применением индукционной пайки. Внедрение технологии индукционной пайки позволило снизить массогабаритные характеристики волноводов и обеспечить требуемые электрические характеристики. Указаны пути совершенствования технологии индукционной пайки волноводных трактов.

Одной из приоритетных задач, стоящих в настоящий момент перед ОАО «ИСС» им. академика М. Ф. Решетнева, является освоение производства тонкостенных волноводно-распределительных трактов из алюминиевых сплавов с улучшенными массогабарит-ными и электротехническими параметрами.

При сборке элементов волноводных трактов из алюминиевых сплавов в ОАО «ИСС» применяется пайка с применением источника индукционного нагрева Относительно небольшая разница температуры плавления припоя СвАК12 (577-580 °С) и температуры плавления основного материала АД31 паяемых волноводных труб, муфт и фланцев (659-663 °С), при средней скорости индукционного нагрева 20-25 °С/сек, требует точной отработки и воспроизведения технологических режимов процесса пайки и, как следствие, высокой квалификации персонала.

Учитывая то, что из-за некоторых особенностей индукционного нагрева [2], зоны с максимальной плотностью индуцированных вихревых токов, а, следовательно, и зоны наибольшего тепловыделения (зоны максимального нагрева) в сечениях паяемых элементов волноводных трактов не совпадают с зонами пайки (см. рисунок), необходимо выполнять ряд условий для получения качественных паяных соединений:

- температура в зонах максимального нагрева (далее - ЗМН) паяемых элементов должна быть менее температуры их плавления;

- разница температур в ЗМН на различных паяемых элементах не должна превышать 10 °С;

- температура в ЗМН паяемых элементов не должна отличаться более чем на 10 °С от температуры в зоне пайки.

Нагрев волноводной трубы и фланца с применением плоского индуктора. Действующее значение н

плотности тока гп

Выполнение вышеуказанных условий необходимо для стабилизации процесса индукционной пайки, а также для предотвращения перегрева и, как следствие, разрушения паяемых изделий.

Кроме того, температура, контактирующих с припоем участков нагреваемых изделий в зоне пайки, не должна быть ниже температуры плавления припоя. В противном случае расплавленный припой, не смочив поверхности, может быть вытеснен электродинамическими силами поля из зоны пайки