Оборудование и технология ЭЛС при косметическом заглаживании и ремонте обратных валиков шва трубчатых изделий

Приведены аппаратурные и технологические решения для косметического заглаживания и ремонта линейных обратных валиков шва длиной до 1200 мм внутри неповоротных протяженных трубчатых изделий прямоугольной формы с помощью системы преломления электронного пучка на 90°. Применительно к титановому сплаву...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2012
1. Verfasser:	Кравчук, Л.А.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2012
Schriftenreihe:	Автоматическая сварка
Schlagworte:	Производственный раздел
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/101201
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Оборудование и технология ЭЛС при косметическом заглаживании и ремонте обратных валиков шва трубчатых изделий / Л.А. Кравчук // Автоматическая сварка. — 2012. — № 5 (709). — С. 45-47. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-101201
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1012012016-06-01T03:03:14Z Оборудование и технология ЭЛС при косметическом заглаживании и ремонте обратных валиков шва трубчатых изделий Кравчук, Л.А. Производственный раздел Приведены аппаратурные и технологические решения для косметического заглаживания и ремонта линейных обратных валиков шва длиной до 1200 мм внутри неповоротных протяженных трубчатых изделий прямоугольной формы с помощью системы преломления электронного пучка на 90°. Применительно к титановому сплаву ВТ20 получены параметры электронно-лучевого заглаживания, обеспечивающие формирование плавного перехода от основного металла к шву, гладкую поверхность расплавленного металла и исключение подрезов глубиной до 0,15 мм. Given are hardware and technological solutions for cosmetic smoothing and repair of linear back beads of up to 1200 mm long welds inside extended position tubular parts of a rectangular shape obtained by using the system for refraction of the electron beam by 90o. Parameters of electron beam smoothing for titanium alloy VT20 were determined, providing formation of a smooth transition from the base metal to weld, smooth surface of molten metal and elimination of undercuts down to 0.15 mm deep. 2012 Article Оборудование и технология ЭЛС при косметическом заглаживании и ремонте обратных валиков шва трубчатых изделий / Л.А. Кравчук // Автоматическая сварка. — 2012. — № 5 (709). — С. 45-47. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0005-111X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/101201 621.791.947.2 ru Автоматическая сварка Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Производственный раздел Производственный раздел
spellingShingle	Производственный раздел Производственный раздел Кравчук, Л.А. Оборудование и технология ЭЛС при косметическом заглаживании и ремонте обратных валиков шва трубчатых изделий Автоматическая сварка
description	Приведены аппаратурные и технологические решения для косметического заглаживания и ремонта линейных обратных валиков шва длиной до 1200 мм внутри неповоротных протяженных трубчатых изделий прямоугольной формы с помощью системы преломления электронного пучка на 90°. Применительно к титановому сплаву ВТ20 получены параметры электронно-лучевого заглаживания, обеспечивающие формирование плавного перехода от основного металла к шву, гладкую поверхность расплавленного металла и исключение подрезов глубиной до 0,15 мм.
format	Article
author	Кравчук, Л.А.
author_facet	Кравчук, Л.А.
author_sort	Кравчук, Л.А.
title	Оборудование и технология ЭЛС при косметическом заглаживании и ремонте обратных валиков шва трубчатых изделий
title_short	Оборудование и технология ЭЛС при косметическом заглаживании и ремонте обратных валиков шва трубчатых изделий
title_full	Оборудование и технология ЭЛС при косметическом заглаживании и ремонте обратных валиков шва трубчатых изделий
title_fullStr	Оборудование и технология ЭЛС при косметическом заглаживании и ремонте обратных валиков шва трубчатых изделий
title_full_unstemmed	Оборудование и технология ЭЛС при косметическом заглаживании и ремонте обратных валиков шва трубчатых изделий
title_sort	оборудование и технология элс при косметическом заглаживании и ремонте обратных валиков шва трубчатых изделий
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2012
topic_facet	Производственный раздел
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/101201
citation_txt	Оборудование и технология ЭЛС при косметическом заглаживании и ремонте обратных валиков шва трубчатых изделий / Л.А. Кравчук // Автоматическая сварка. — 2012. — № 5 (709). — С. 45-47. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.
series	Автоматическая сварка
work_keys_str_mv	AT kravčukla oborudovanieitehnologiâélsprikosmetičeskomzaglaživaniiiremonteobratnyhvalikovšvatrubčatyhizdelij
first_indexed	2025-07-07T10:35:14Z
last_indexed	2025-07-07T10:35:14Z
_version_	1836984057146114048
fulltext	УДК 621.791.947.2 ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ЭЛС ПРИ КОСМЕТИЧЕСКОМ ЗАГЛАЖИВАНИИ И РЕМОНТЕ ОБРАТНЫХ ВАЛИКОВ ШВА ТРУБЧАТЫХ ИЗДЕЛИЙ Л. А. КРАВЧУК, канд. техн. наук (Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины) Приведены аппаратурные и технологические решения для косметического заглаживания и ремонта линейных обратных валиков шва длиной до 1200 мм внутри неповоротных протяженных трубчатых изделий прямоугольной формы с помощью системы преломления электронного пучка на 90°. Применительно к титановому сплаву ВТ20 получены параметры электронно-лучевого заглаживания, обеспечивающие формирование плавного перехода от основного металла к шву, гладкую поверхность расплавленного металла и исключение подрезов глубиной до 0,15 мм. К л ю ч е в ы е с л о в а : электронно-лучевая сварка, сквозное проплавление, обратный валик шва, подрезы, электронный пучок, поворотная система, протяженные трубчатые из- делия, рабочее расстояние, фокусировка, глубина и ширина проплавления, кратер При электронно-лучевой сварке (ЭЛС) со сквоз- ным проплавлением неповоротных и поворотных стыков протяженных трубчатых изделий круглой, квадратной и прямоугольной формы в ряде слу- чаев внутренняя поверхность является рабочей. Выполнить косметический проход или ремонт для устранения неровностей на поверхности обратно- го валика шва, небольших кратеров и подрезов по краям валика с помощью электронного пучка обычным способом не представляется возможным из-за ограниченности внутренних размеров изде- лия и затрудненного доступа к месту обработки. Известен способ оплавления внутренней по- верхности трубчатых изделий с помощью элект- ронного пучка, отклоненного электрическим по- лем [1]. Использование медного отражателя, ус- тановленного на керамическом изоляторе, позволя- ет накопить заряд при попадании на него элект- ронного пучка и создать поле между стенкой трубы и отражателем, с помощью которого пучок откло- няется по заданной траектории на внутреннюю по- верхность оплавляемой трубы. При управлении от- клонением электронного пучка изменяются угол наклонной торцевой поверхности отражателя, рас- стояние между отражателем и оплавляемой трубой, форма отражателя и регулировка параметров пер- вичного электронного пучка. Недостатком данного способа оплавления является необходимость под- держания зазора между отражателем и внутренней поверхностью трубы не менее 3 мм, а также рас- положения стыка или обратного валика шва на глу- бине не более 110 мм. Исследования по ремонту и косметическому заглаживанию обратных валиков шва производи- ли на установке КЛ-138 конструкции Института электросварки им. Е. О. Патона с компьютерным управлением всеми параметрами и системами. Ус- тановка укомплектована энергетическим комп- лексом на базе ЭЛА-60/60 и электронно-лучевой пушкой, которая перемещается внутри вакуумной камеры по линейным координатам X, Y, Z, а также поворачивается вокруг оси Y–Y по координате QG на угол 0…90°. Вакуумная камера, имеющая внут- ренний размер 4500×3000×3000 мм и объем 40,5 м3, откачивается в автоматическом режиме управления до рабочего вакуума 2,66⋅10–2 Па (2⋅10–4 мм рт. ст.) менее чем за 30 мин. Приме- нение в процессе откачки криогенератора типа POLYCOLD позволило существенно уменьшить время откачки и количество влаги в вакуумной камере и стыке свариваемых кромок, что особенно важно при сварке титановых сплавов [2]. При ус- коряющем напряжении Uуск = 60 кВ диапазон то- ка электронного пучка Iп = 0…1000 мА перекры- вается с помощью двух оптик: 500 мА (Iп = = 0…500 мА) и 1000 мА (Iп = 0…1000 мА). Точ- ность позиционирования электронно-лучевой пу- шки по координатам составила не хуже 0,1 мм. Изображение места сварки во вторично-эмиссион- ных электронах, а также совмещение электрон- ного пучка со стыком с погрешностью 0,1 мм вы- полняли с помощью системы РАСТР. Для ремонта и косметического заглаживания линейных и кольцевых обратных валиков шва внутри трубчатых изделий длиной до 1200 мм, а также исключения трудоемкой механической об- работки корневой части шва при сварке, которую выполняют с внешней стороны изделия, разрабо- тана система преломления электронного пучка на 90°, работающая по принципу воздействия на электронный пучок неоднородным магнитным по- лем путем изменения постоянного тока в катушке электромагнита. Как показано на рис. 1, поворот- ную систему устанавливают на торцевой повер- © Л. А. Кравчук, 2012 5/2012 45 хности электронно-лучевой пушки. Она состоит из полой трубы требуемых диаметра и длины, а также водоохлаждаемой электромагнитной пово- ротной системы. Положение в пространстве по- воротной системы выбирается таким образом, чтобы после преломления на 90° электронный пу- чок следовал строго вертикально вниз. Получение изображения стыка и обратного валика внутри трубчатых изделий, а также наведение электрон- ного пучка выполняются с помощью отклоняю- щей системы, установленной перед поворотным электромагнитом, датчика вторично-эмиссионно- го сигнала и системы РАСТР. Отклоняющая сис- тема основной электронно-лучевой пушки при ра- боте системы преломления электронно-лучевого пучка на 90° отсоединяется от системы РАСТР, ее используют для юстировки электронного пучка и его установки в промежутке между полюсными на- конечниками электромагнита. Экспериментально определено, что конструкция системы преломления электронного пучка на 90° обеспечивает надежную и долговременную работу при токе пучка Iп = = 0…100 мА. Ремонт и косметическое заглаживание линей- ных обратных валиков выполняли на пушке с оп- тикой 500 мА внутри трубчатых изделий прямо- угольной формы длиной до 1200 мм, изготовлен- ных из титанового сплава ВТ20, при перемещении системы преломления электронного пучка на 90° вдоль обратного валика. Выбор материала изделия обусловлен неравномерным формированием об- ратного валика шва с подрезами по краям, осо- бенно характерными при сквозном проплавлении электронным пучком титановых сплавов толщи- ной более 6 мм [3]. Выбор оптимальных параметров (тока пучка Iп, скорости сварки vсв, тока фокусировки Iф и рабочего расстояния lраб от среза системы пре- ломления электронного пучка на 90° до изделия) процесса электронно-лучевого заглаживания и ре- монта осуществляли путем выполнения ряда проплавлений на сплошном образце титанового сплава ВТ20 толщиной 17 мм. После проплавления на рабочем расстоянии lраб = 100 мм и приготовления поперечных мак- рошлифов получена экспериментальная зависи- мость глубины hпр = f(Iп) и ширины проплавления на поверхности образца В = f(Iп) от значения тока пучка в диапазоне Iп = 10…100 мА при скорости сварки vсв = 3, 6 и 10 мм/с. Как показано на рис. 2, при vсв = 6 мм/с и Iп = 20 мА глубина проплав- ления hпр ≅ 2,5 мм, а ширина В ≅ 5,3 мм. Такой режим рекомендован для косметического загла- живания обратного валика шва шириной 1…3 мм. При выполнении ремонта по устранению или уменьшению неравномерности формирования об- ратного валика по длине, а также небольших кра- теров достаточно повысить ток пучка Iп. В случае протяженных трубчатых изделий пря- моугольной формы при изменении положения об- ратного валика по высоте, т. е. с изменением по- перечного сечения по длине изделия, необходимо определить значение коэффициента K = Δlраб ⁄ ΔIф. Установлено, что для системы поворота элект- ронного пучка на 90° длиной 1200 мм при изме- нении рабочего расстояния lраб в диапазоне 100…200 мм коэффициент K = 20 мм/мА, т. е. ток фокусирующей линзы электронно-лучевой пушки с оптикой 500 мА изменится на ΔIф = = 5 мА при изменении рабочего расстояния на Δlраб = 100 мм. Такая слабая зависимость Iф = = f(lраб) свидетельствует о том, что в данном слу- чае имеет место длиннофокусная система. Отработку режимов косметического заглажи- вания обратных валиков швов с применением сис- темы преломления электронного пучка на 90° про- изводили на плоских образцах из титанового спла- ва ВТ20 толщиной 17 мм. Сварные швы и обрат- ные валики предварительно были получены после выполнения сквозного проплавления на весу без подкладки титановых образцов горизонтальным электронным пучком на скорости сварки vсв = = 30 мм/с основной электронно-лучевой пушкой Рис. 1. 90°-Поворотная система для ремонта и косметическо- го заглаживания обратного валика шва Рис. 2. Зависимость глубины hпр и ширины В проплавления сплава ВТ20 от тока пучка при vсв = 3 (1), 6 (2) и 10 (3) мм/с при Uуск = 60 кВ, lраб = 100 мм 46 5/2012 установки КЛ-138 без системы преломления элек- тронного пучка на 90° поворота при движении пушки в горизонтальной плоскости [4]. Путем из- менения амплитуды поперечных колебаний элек- тронного пучка по пилообразному закону удалось сформировать бездефектные лицевые валики шва и обратные валики с небольшими подрезами и без подрезов шириной 1,2…2,0 мм и высотой 0,5…0,8 мм. Как показано на рис. 3, косметичес- кий проход по обратным валикам швов шириной 1,2 мм (рис. 3, а, в) и 1,8 мм (рис. 3, б, г) на подобранном режиме (Uуск = 60 кВ, Iп = 20 мА, vсв = 6 мм/с, lраб = 100 мм) позволил сформиро- вать корневую часть шва с плавными переходами от основного металла ко шву, получить гладкую поверхность без капель расплавленного металла и устранить небольшие подрезы глубиной до 0,15 мм. Высота обоих обратных валиков умень- шилась и составила не более 0,4 мм, а глубина проплавления со стороны корня шва — 2,5 мм, что согласуется с результатами, приведенными на рис. 2. Полученные результаты реализованы при косметическом заглаживании обратного ва- лика шва на протяженном трубчатом из- делии прямоугольной формы сложной кон- фигурации с расположением обратного ва- лика на нижней поверхности. При движении системы поворота электронного пучка на 90° вдоль обратного валика lраб = 100…250 мм. При составлении компьютерной программы управления косметическим заглаживанием все параметры электронного пучка сохраня- ются постоянными, кроме тока фокусировки Iф. Такой прием позволил получить практи- чески постоянную ширину проплавления по всей длине изделия, которая составила B ≅ ≅ 5,3 мм. Исследования по косметическому загла- живанию линейных обратных валиков шва в полной мере могут быть применены при ЭЛС со сквозным проплавлением поворот- ных стыков протяженных трубчатых изде- лий круглой формы. В этом случае задача заглаживания упрощается, так как рабочее расстояние сохраняется постоянным. При выполнении ЭЛС протяженных изделий из тугоплавких материалов с глубиной проплавления hпр ≤ 6 мм, например, таких, как волноводы и ре- зонаторы [5], применение системы преломления электронного пучка на 90° является единственно возможным вариантом косметического заглажи- вания обратного валика шва с образованием глад- кой поверхности без подрезов. 1. Боровик В. М., Фролов О. В., Шубин Ф. В. Оплавление внутренней поверхности цилиндрических образцов отк- лоненным пучком // Материалы XI Всесоз. науч.-техн. конф. по электронно-лучевой сварке ( г. Николаев, 1–3 окт. 1991 г.). — Л.: Судостроение, 1991. — С. 73–74. 2. Назаренко О. К. Сокращение времени откачки крупнога- баритных вакуумных камер электронно-лучевых свароч- ных установок // Автомат. сварка. — 2008. — № 3. — С. 54–55. 3. Нудельман Я. Б., Задерий Б. А. Формирование швов при электронно-лучевой сварке сплавов титана толщиной до 25 мм // Там же. — 1988. — № 5. — С. 29–30. 4. Кравчук Л. А. Устранение подрезов при ЭЛС со сквоз- ным и несквозным проплавлением // Там же. — 2010. — № 6. — С. 26–29. 5. Жданевич М. Л. Деформации резонаторов при электронно- лучевой сварке // Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. «Электроннолучевая сварка в машиностроении» (г. Нико- лаев сент. 1989 г.). — Николаев, 1989. — С. 41–42. Given are hardware and technological solutions for cosmetic smoothing and repair of linear back beads of up to 1200 mm long welds inside extended position tubular parts of a rectangular shape obtained by using the system for refraction of the electron beam by 90o. Parameters of electron beam smoothing for titanium alloy VT20 were determined, providing formation of a smooth transition from the base metal to weld, smooth surface of molten metal and elimination of undercuts down to 0.15 mm deep. Поступила в редакцию 27.12.2011 Рис. 3. Макроструктура (×27,5) сварных соединений сплава ВТ20 и формирование обратных валиков шва шириной 1,2 (I) и 1,8 мм (II) до (а, б) и после (в, г) их косметического заглаживания 5/2012 47

Оборудование и технология ЭЛС при косметическом заглаживании и ремонте обратных валиков шва трубчатых изделий

Institution

Ähnliche Einträge