Материал: Управление электронно-лучевой сваркой

Рис. 3.12. Зависимость интенсивности рентгеновского излучения от места положения пучка на стыке с коллиматором шириной

Ик = 0,1 мм при hs- 0 93 мм: 1 - а / hs = 0,5; 2 - 1; 3 - 1,5; 4 - 2 ; р = 75°

Произведем расчет коэффициента глубины модуляции сигнала от стыка:

На рис. 3.13 изображена зависимость коэффициентов глубины мо­ дуляции от угла наклона коллиматора и оси стыка р для различных зна­ чений а / hs. Из этих характеристик видно, что при угле наклона Р = 10° коэффициент глубины модуляции высок для всех отношений а / hs.

Рис. 3.13. Зависимость коэффициента глубины модуляции сигнала Км от Р приЛк = 0,1 мм, hs = 0,3: 1 - а / hs = 0,5; 2 - 1; 3 - 1,5; 4 - 2

виде наводки, в том числе вызванная пульсациями источника питания электронно-лучевой пушки.

Л1+/

Рис. 4.1. Функциональная схема измерительного устройства

Рассмотрим характеристики входных воздействий и помех, дей­ ствующих на измерительное устройство, которые необходимы для оценки помехозащищенности и надежности функционирования изме­ рительных устройств.

4.1. Входное воздействие

Электронно-лучевая сварка - это наукоемкий технологический процесс, требующий значительных материальных затрат. Такой вид сварки применяется тогда, когда другие виды сварки являются неэф­ фективными или не обеспечивают необходимого качества сварных соединений. Наибольшее распространение электронно-лучевая сварка получила при производстве изделий аэрокосмической техники, атом­ ной энергетики, нефтехимии. Детали таких изделий изготавливаются достаточно тщательно, имеют фиксированную геометрию и точные размеры. Наиболее часто электронно-лучевая сварка осуществляется для прямолинейных круговых и кольцевых стыковых соединений. Обычно позиционирование изделия в сварочном манипуляторе осуще­ ствляется с некоторой погрешностью, поэтому входное воздействие в целом носит случайный характер.

где а и Ь - случайные числа, зависящие от точности позиционирования изделия. Максимальная скорость ухода стыка не превышает ± 0,1 мм/с, т. е. величина а - случайное число в диапазоне а = -2...2 мм, величина b - случайное число в диапазоне Z? = —0,1 ...0,1 мм/с.

где a, b, w} и ф - случайные числа в диапазоне: а = -2 ...2 мм; Ъ= -2 ...2 мм; w\ = 0,004...0,4 с"1; ср = 0...2л.

Таким образом, входное воздействие может быть описано либо линейной функцией времени, либо как гармоническое воздействие со случайными амплитудой и фазой. Для исследования следящей системы входное воздействие можно рассматривать как детерминированное с известными предельными параметрами, а полученные при этом харак­ теристики системы будут обладать предельными параметрами для все­ го диапазона возможных случайных воздействий.

4.2. Координаты пучка

Координаты пучка складываются из двух составляющих: коор­ динаты положения электронно-оптической оси электронно-лучевой пушки и отклонения пучка от этой оси, вызванных воздействием на пучок магнитных полей. Это отклонение может быть вызвано магнит­ ным полем отклоняющей системы, а также магнитными полями поме­ хи, действующей на электронный пучок в процессе ЭЛС. Влияние маг­ нитных полей является одной из главных причин отклонения электрон­ ного пучка при ЭЛС. На электронный пучок, помимо однородного поля Земли, действуют магнитные поля, вызванные намагниченностью ос­ настки, остаточной намагниченностью свариваемых изделий, воздейст­ вием различных электромагнитных устройств, действием тока термоЭДС [127]. Обычно система слежения за стыком компенсирует откло­ нение пучка, вызванное действием магнитного поля, однако даже при точном совмещении пучка со стыком на поверхности свариваемых деталей возникает погрешность совмещения пучка со стыком в корне шва. Эта погрешность объясняется тем, что электронный пучок падает на свариваемую поверхность под углом. Практика ЭЛС показала, что при толщине свариваемых деталей 40 мм смещение в корне шва может достигать 3...5 мм [171]. Применяют различные способы уменьшения влияния магнитных полей [14; 75; 129; 164; 177; 180; 190; 196]: размаг­ ничивание изделия, экранирование электронного пучка, компенсацию магнитного поля в зоне сварки. Предварительное размагничивание позволяет значительно снизить уровень намагниченности свариваемых деталей, однако не гарантирует от повторного случайного намагничи­ вания. Размагничивание крупногабаритных деталей представляет собой трудоемкий и дорогостоящий процесс. Эффективную защиту от внеш­ них полей оказывает экранирование электронного пучка магнитным экраном, выполненным в виде трубы из магнитомягкого материала. Однако такой экран значительно ухудшает возможность наблюдения за