Материал: Управление электронно-лучевой сваркой

Фокусировка электронного пучка производится по двум кана­ лам: грубой и точной фокусировки пучка. Каждый канал состоит из фокусирующей линзы и усилителя постоянного тока. Отличие канала грубой фокусировки состоит в том, что число витков его фокусирую­ щей линзы на порядок больше, чем у канала точной фокусировки. Уси­ лители постоянного тока позволяют с высокой точностью устанавли­ вать токи грубой и точной фокусировки как с пульта управления, так и программно от ЭВМ или системы контроля и стабилизации диаметра пучка.

Сканирование электронного пучка осуществляется от блока функционального сканирования (БФС), который представляет собой программное устройство с цифро-аналоговыми преобразователями по трем каналам - по числу координат сканирования [28]. Траектории сканирования записываются в перепрограммируемое запоминающее устройство. Объем памяти позволяет запрограммировать восемь траек­ торий сканирования. Сканирование заключается в одновременном синхронном перемещении электронного пучка по трем координатам: вдоль направления сварки, поперек направления сварки и по измене­ нию диаметра пучка (фокусу). Эти перемещения осуществляются с помощью двух отклоняющих систем и канала точной фокусировки. Управление амплитудами сканирования по трем координатам и частоте сканирования может производиться как в ручном режиме, так и про­ граммно от ЭВМ.

Регулирование тока сварки может осуществляться как вручную от источника питания ЭЛА 60/60, так и программно от ЭВМ. Точность установки тока пучка обеспечивается наличием обратной связи с ЭВМ по этому каналу. Для решения задач оптимизации возникает необходи­ мость в стабилизации глубины проплавления. С этой целью в комплекс введена система контроля и стабилизации глубины проплавления, по­ зволяющая, автоматически регулируя ток сварки, поддерживать посто­ янной глубину проплавления.

В состав комплекса также входит система контроля и стабилиза­ ции диаметра электронного пучка, позволяющая контролировать и стабилизировать энергетические характеристики технологического электронного пучка. В зависимости от задачи исследований, система может работать как в режиме контроля диаметра пучка, так и в режиме контроля и стабилизации. В последнем варианте управление диаметром пучка осуществляется через канал точной фокусировки. Исходные данные и уставки на систему поступают с персональной ЭВМ.

Наблюдение за процессом формирования сварного шва - одна из целей создания автоматизированного комплекса. Для этого был создан

В устройстве трехмерного преобразования осуществляется пре­ образование входных сигналов в соответствии со следующими выра­ жениями:

х = К}и х - К 2и у,

y = K3Ux + KAUy +K5Uzi

где Ки ..., К2 - масштабные коэффициенты изображения. С помощью изменения масштабных коэффициентов можно трансформировать ак­ сонометрическое изображение по соответствующим координатам. При этом может быть изменен как масштаб изображения, так и направление осей координат изображения. При построении аксонометрического изображения используются три координаты для канала проплавления. Две из них соответствуют положению пучка на плоскости сканирова­ ния, а третьей координатой является заглубление пучка в свариваемое изделие.

Изображение на экране видеоконтрольного устройства строится в виде трехмерного изображения объемного тела на плоскости. В каче­ стве видеоконтрольного устройства может быть использован осцилло­ граф. Если подавать на вход устройства трехмерного преобразования координату z, то будет воспроизведено изображение только дна канала проплавления, что не наглядно, так как трудно выделить величину заглубления пучка. Поэтому целесообразно получить изображение основания канала проплавления. Для этого используется коммутатор, который периодически прерывает подачу сигнала Uz на устройство трехмерного преобразования и делает его равным нулю. При этом на видеоконтрольном устройстве очерчивается как основание канала по траектории сканирования, так и его дно. Частота переключения комму­ татора достаточно высока, чтобы в каждой точке изображения сигнал U2 принимал значение U2 и нулевое значение. Если процесс сварки ведется без сканирования электронного пучка, то на экране видеокон­ трольного устройства будет изображение двух светящихся точек, одна из которых - неподвижная - соответствует основанию канала проплав­ ления, а другая дну канала проплавления.

На рис. 7.22 показано изображение канала проплавления. По по­ лученному изображению можно наблюдать гидродинамические про­ цессы в сварочной ванне, которые характеризуют условия формирова­ ния сварного шва. Блок наблюдения канала проплавления расширяет информационные возможности автоматизированного комплекса.

Для проведения исследовательских работ и регистрации пара­ метров технологического процесса в состав автоматизированного