автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Физико-технологические основы управления процессом электронно-лучевой сварки толстолистовых металлов

Сан кт- Петербурге кий государстве н н ый технический университет

На правах рукописи Для служебного пользования

Экз. № 13

КАЙДАЛОВ Анатолий Андреевич

УДК 621.791.72

ФИЗИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКИ ТОЛСТОЛИСТОВЫХ МЕТАЛЛОВ

Специальность 05.03.06 Техноло! ия и машины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

сварочного производства

г. Санкт-Петербург 1995

Работа выполнена в научно-техническом предприятии "ИНКОРС" (г. Киев, Украина).

Официальные оппоненты:

- академик Академии технологических наук РФ, академик Международной Академии наук высшей школы, доктор технических наук, профессор ЗУЕВ И. В.

- доктор технических наук, профессор ЛОПОТА В. А

- доктор технических наук, старший научный сотрудник ГЕЙКИН В. А.

Ведущая организация - СПбЭТУ

Защита диссертации состотся "__1996 г.

в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 063.38.17 в Санкт-Петербуогском Государственном Техническом Университете по адресу: Российская Федерация, 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29.

Просим принять участие в заседании диссертационного совета или прислать свои отзывы (1 экз. заверенный гербовой печатью) по указанному выше адресу ученому секретарю диссертационного совета.

Автореферат разослан "___" ноября 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук

В. А. Кархин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Современный этап развития науки 1 техники характеризуется тенденцией к разработке и созданию гибких I специализированных автоматизированных производств с высокой |адежностыо и высокой производительностью труда в условиях ¡ыпуска единичной, многоассортиментной и мелкосерийной |родукции. Прогресс в этой области обусловлен, прежде всего, «зработкой и совершенствованием новой элементной базы |риборостроения - микропроцессорной техники. Однако развитие и рименение нового поколения систем управления является ффективным лишь в случае хорошей изученности и развитости амого технологического процесса.

Метод электронно-лучевой сварки (ЭЛС) является довольно рименяемым и перспективным технологическим процессом в варочном производстве благодаря работам ведущих в СНГ рганизаций в этой области техники (ИЗС им. Е.О.Патона, НИАТ", НИИТМАШ, НИИД, НПО "Техномаш", НИКИМТ, МЭИ, СП ПТУ, МГТУ м. Н.Э.Баумана, ВИАМ, НПО "Сириус", АО "8е1гш" и др.). Процесс ЛС экологически чист, имеет минимальные металлопотребление и гходы металла. Прочность сварных соединений, получаемых этим етодом, - наиболее близка к прочности основного металла по эавнению с другими методами сварки. ЭЛС используется во всех раслях машиностроения стран СНГ при изготовлении самых 13нообраэных изделий из различных металлов и сплавов.

Преимущества метода ЭЛС наиболее проявляются при сварке |Лстостенных конструкций, т. к. при этом достигаются за один проход кие и глубокие сварные швы без использования присадочного ?талла. Широкое применение такого технологического процесса ерживается его многофакторностью, трудностями получения сварных зов высокого качества и воспроизводимости процесса. Решение дач управления процессом ЭЛС толстолистовых материалов связано изучением комплекса интенсивных быстропротекающих физических пений при сварке (тепловых, гидродинамических, плазменных и др.). зработка концепции управления и требований к системам эавления для эффективной реализации технологического процесса 1С является необходимым условием рационального построения арочных установок, обладающих полным арсеналом технологических лемов и возможностей для обеспечения широких функциональных >актеристик, быстрой переналаживаемости и высокой эизводительности.

Основы технологии и оборудования для электронно-лучевой сварки на протяжении более 35 лет развивались также в трудах ведущих ученых стран СНГ: Башенко В.В., Беленького В.Я., Бондарева A.A., Виноградова В.А., Гейкина В.А., Зорина Ю.Н., Зуева И.В., Кисилевского Ф.Н., Куцана Ю.Г., Ланкина Ю.Н., Лескова Г.И., Назаренко O.K., Ольшанского H.A., Попова В.К., Радченко М.В., Рыжкова Ф.Н., Рыкалина H.H., Селищева C.B., Углова A.A., Чвертко А.И. и др.

Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы проводились под руководством и непосредственном участии автора в соответствии со Всесоюзной научно-технической программой 0.72.01 на 1985 - 1990 г.г., утвержденной Постановлением ГКНТ и СМ СССР № 573/137 от 10.10.1985 г., Комплексной Программой научно-технического прогресса стран-членов СЭВ до 2000 г. (утверждена в 1985 г.).

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью данной работы является разработка концепции управления технологическим процессом электронно-лучевой сварки толстолистовых металлов. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- построение и анализ тепловой и гидродинамической модели процесса ЭЛС;

- разработка и анализ комплекса технологических приемов ЭЛС;

- разработка требований к аппаратуре для ЭЛС;

- разработка принципов построения систем управления и задач управления процессом ЭЛС;

- разработка универсальных и локальных систем управления.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА - Основной научный результат проведенных исследований заключается в решении крупной научной проблемы создания методологического, математического и алгоритмического обеспечения систем программного и автоматизированного управления технологическим процессом электронно-лучевой сварки толстолистовых металлов.

В работе получены следующие новые научные результаты:

разработана тепловая модель глубокого проплавления коническим электронным пучком;

- разработана методика расчета допустимых нестабильностей параметров источника питания мощных сварочных электронных пушек;

- разработан комплекс новых технологических приемов ЭЛС на основе анализа гидродинамических явлений в сварочной ванне;

- выполнена классификация технологических приемов подготовки : сварке, сварки и ремонта сварных швов;

- разработана методика анализа геометрических характеристик •лектронного пучка при регулировании его энергетических параметров;

- разработана методика расчета точностных характеристик »лектронно-оптической системы сварочных электронных пушек;

- разработан ряд способов контроля фокусировки мощного 'лектронного пучка;

- разработаны способы контроля эмиссионной способности и ыработки ресурса катодного узла электронной пушки;

- предложен ряд способов повышения помехоустойчивости и очности слежения за свариваемым стыком;

- разработан способ контроля невидимого стыка;

- разработаны принципы построения распределенной системы правления полным циклом сварки и локальной термообработки геталлов;

разработаны технологические основы электронно-лучевой аплавки порошков и электронно-лучевой резки.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ выполненных иследований остоит в разработке комплекса средств контроля и программного правления технологическим процессом сварки и обработки пектронным пучком, а также в создании специализированных втоматизированных энергоблоков для ЭЛС. Разработаны следующие риборы, системы управления и аппараты:

- автоматизированный энергоблок У 905 М для ЭЛС (внедрен в НТК им. А.Н.Туполева, г. Москва);

- автоматизированный энергоблок У 905 М2 для ЭЛС (внедрен в азАПО им. С.П.Горбунова, г. Казань);

- автоматизированный энергоблок для ЭЛС к установке УЛ192 ¡недрен в ФПО "Море", г. Феодосия);

- программатор режимов ЭЛС СУ228 (внедрен: в КазАПО VI.С.П.Горбунова, г. Казань; НПО "Энергия", г. Калиниград; ПО :МП", г. Северодвинск);

- программатор режимов ЭЛС СУ228М (внедрен на ОЗСЭМ ИЭС л.Е.О.Патона, г. Киев);

- система контроля и программирования параметров сварочного шктронного пучка СУ260 (передана для мелкосерийного юизводства в НПО "Сириус", г. Николаев);

- микропроцессорное устройство СУ281 для локальной элетронно-'чевой термообработки (внедрено: в Институте высоких температур,

г. Москва; в НПО "ВНИИПП", г. Москва; в ПО "ЗИЛ", г. Москва);

- система слежения за стыком при ЭЛС СУ283 (передана в КБ "Южное", г. Днепропетровск);

система программного управления режимом и перемещением для ЭЛС СУ288;

- устройство контроля и диагностики параметров источника питания электронной пушки ОЛ152;

- приборы "Стык-1", "Стык-2" и ОЛ146 для контроля положения "скрытого" стыка (внедрены в ФПО "Море", г. Феодосия);

отклоняющая система ОЛ138 для электронно-лучевой термообработки (передана: в КазАПО им. С. П. Горбунова, г. Казань; в СП "Патонметалзимпекс", г. Киев);

- высоковольтный переключатель ОБ2352 (передан: в АНТК им. А. Н. Туполева, г. Москва; в ИЭС им. Е. О. Патона, г. Киев);

- автоматизированный энергоблок У905МЗ для сварки и термообработки электронным пучком (передан в опытную эксплуатацию в КазАПО им. С.П.Горбунова, г. Казань);

- двухуровневая многомашинная система управления для сварки и обработки электронным пучком.

Ряд технических решений использован в устройстве ОЛ143 для технологической развертки электронного пучка с двойным преломлением, выпущенным мелкой серией, и в приборе ОЛ153 для контроля фокусировки электронного пучка.

Технологические рекомендации по ЭЛС титановых сплавов внедрены в КазАПО им. С.П.Горбунова (г. Казань).

Участок для ЭЛС изделий судостроения внедрен на Черноморском судостроительном заводе (г. Николаев).

Проведена опытно-промышленная проверка технологии электронно-лучевой порошковой наплавки узлов буровых долот в АО "Волгабурмаш" (г.Самара) и электронно-лучевой закалки свеклорезных ножей в АП "Шамраевский сахарный завод" (пос.Шамраевка Киевской обл.).

Суммарный годовой экономический эффект от внедрения выполненных разработок в народное хозяйство в 1980-1992 г.г. составляет около 2 млн. руб. в ценах 1990 г.

Разработки, вошедшие в комплексную работу "Разработка и широкое внедрение в производство газотурбинных двигателей технологии электронно-лучевой сварки", отмечены Премией Совета Министров СССР в области науки и техники за 1991 г. (Постановление Кабинета Министров СССР от 18 июня 1991 г.).

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСИТСЯ совокупность следующих научных зезультатов:

тепловая модель глубокого проплавления коническим »лектронным пучком;

- методика расчета и анализа точностных характеристик и ребований к ним для мощных сварочных электронных пушек и их юточников питания;

- физические закономерности протекания гидродинамических олений при электронно-лучевой сварке и разработанные на их основе ехнологические приемы повышения качества сварных швов;

- новые методы контроля геометрии мощного электронного пучка i эмиссионной системы электронной пушки;

- концепция построения системы управления в установках для лектронно-лучевой сварки и термообработки толстолистовых тталлов и сплавов и алгоритмическое обеспечение.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы окладывались на следующих научно-технических конференциях и еминарах:

- Ill Всесоюзной конференции "Автоматическое управление варочными процессами", г. Киев, 1978;

- Всесоюзных конференциях по электронно-лучевой сварке: !осква, 1983; Москва, 1986; Ленинград, 1988; Николаев, 1991;

- международной конференции "Welding Research in the 1980's", пония, Осака, 1980;

- международной конференции "Quality and reliability in welding", HP, Ханьчжоу, 1984;

международной конференции "Technologie-Automatisierung-ualitatsicherung-Arbeitssicherheit", ГДР, Галле, 1986;

международных конференциях по электронно-лучевым ¡хнологиям, НРБ, Варна, 1985 и 1988;

- международной конференции "Power Beam-88", США, Сан-иего, 1988;

- советско-финском симпозиуме "Electron beam and coating chnologies in materials science", Финляндия, Тампере, 1989;

- конференции "Новые материалы и ресурсосберегающие ¡хнологии термической и химико-термической обработки деталей ашин и инструмента", Пенза, 1990;

- национальной конференции с международным участием ípezielle Technologien'90" ЧСФР, Пльзень, 1990;

- второй международной конференции "Power Beam Technology",

Великобритания, Страгфорд, 1990;

- ежегодных совещаниях специалистов стран-членов СЭВ по теме III проблемы "Сварка металлов", 1979-1986;

-■ отраслевом совещании Минсудпрома СССР по электроннолучевой сварке, Николаев, 1987;

- международной конференции "Композиционные материалы. Технология и производство", Украина, п. Песчаное, 1994;

- международной конференции "Achievements and Perspectives Concerning Welding and Material Testing", Румыния, Тимишоара, 1995;

- межгосударственной конференции "Взаимодействие излучений с твердым телом", Республика Беларусь, Минск, 1995.

Работа обсуждалась на научном семинаре НТП "Инкорс" (г. Киев) и на научном семинаре кафедры "Теория и технология сварки" СП ГТУ.

Система управления, разрабатывавшаяся в рамках КП НТП стран-членов СЭВ, экспонировалась на международной выставке-ярмарке на ВДНХ СССР (г. Москва, 1989).

ПУБЛИКАЦИИ. По результатам научных исследований опубликовано 88 работ, в том числе монография, две книги, 40 авторских свидетельств и 2 патента.

1. РАЗВИТИЕ МОДЕЛИ ФОРМИРОВАНИЯ ГЛУБОКОГО ПРОПЛАВЛЕНИЯ ПРИ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКЕ

Основной задачей в теории лучевых методов сварки, характеризующихся узким и глубоким проплавлением, является создание расчетной физической модели процесса сварки. Модель должна позволять прогнозировать геометрию и качество сварного шва и являться основой для разработки различных технологических приемов.

Расчет глубины проплавления в данной работе основан на условии выполнения закона сохранения энергии для элемента поверхности канала в сварочной ванне:

(Пе dP - dPm - dPT) dt = 0, где dP - мощность электронного пучка, воздействующего на элемент фронта плавления; dPm - мощность, необходимая для нагрева, плавления и перемещения металла элемента фронта плавления; dPT -мощность теплоотвода через элемент фронта плавления; -эффективный к.п.д.; t - время.

Для конического электронного пучка форма фронта плавления в любой плоскости, пересекающей ось пучка под углом ф к плоскости

симметрии сварочной ванны, циальных уравнений вида: с!а Б2 / в1па \

Б—— = М dS сова

ехр

описывается системой дифферен-, 1да, при г<тт [ДЬ.Ь]; (1)

с)и СОЭа

этап

и2 ехр приДЬ<0;

5Шап

и-

с1а

•ж

= -м

и? / эта \

--—ехр -) -

соэа ЭШап

1да, приДЬ<г<Ь,

(2)

(3)

где Э = е + ДЬ - 2; и = I + | АЬ I + 2] и-| = I - ДЬ + г\ 1/Л -коэффициент, характеризующий проплавляющую способность конического электронного пучка для данного металла; М = л (р в \/св соэф + Ф)(г|е РГ^п^ап; £ = Птнп с1дап; р - средняя плотность металла в диапазоне температур нагрева; в - » среднее теплосодержание единицы массы металла,, покидающего элемент поверхности канала; Уев - скорость сварки; Ф- плотность мощности теплоотвода от фронта плавления в направлении х сов'^ф; ап - угол сходимости конического электронного пучка; Гггип - радиус минимального сечения электронного пучка; т|е - эффективный КПД взаимодействия электронного пучка с фронтом плавления; Р -мощность электронного пучка. Остальные обозначения показаны на рис.1.

Рис.1. Схема взаимодействия конического электронного пучка с металлом, соответствующая: а - уравнению (1); б - уравнению (2); В - уравнениям (1) и (3).

Уравнения (1) - (3) могут быть решены только численными методами. Такие расчеты для характерных примеров сварки толстолистовой стали представлены на рисунках 2 и 3, а также в табл.1. Решение выполнялось в плоскости симметрии сварочной ванны (ф = О) при М = const и при следующих значениях параметров: р = = 7,5 г/см3; Tie = 0,9; VCb = 0,5 см/с; G + Ф0 (р VCb)"1 = 4,2 Ю3 Дж/г, Р = 50 и 100 кВт, Tmin = 0,05 и 0,1 см. Здесь Ф0 = Ф| ф _ 0.

16

а

12

5

Л .

ib.cn

1

ч

Tí^s /

6

S 8

л

8

фокусировки

-2 D

¿Ьгсп

Рис.2. Зависимость глубины проплавления конического электронного пучка:

а - Р = 50 кВт, Innin = 0,1 см; б - Р = 50 кВт, rm¡n = 0,05 см; В - Р = 100 кВт, rmin = 0,1 см; г - Р = 100 кВт, Imin = 0,05 см; 1 - ап = 0; 2 - ап = 0,001 рад; 3 - ап = 0,005 рад; 4 - ап = 0,01 рад; 5 - ап = 0,05 рад; 6 - ап = 0,1 рад; 7 - ап = 0,2 рад.

Значения глубины проплавления при ССп = 0 рассчитывались по формуле: h ~ °'238

ц ~ (р G VCB + Ф0)гпо (4)

где Гпо - радиус цилиндрического электронного пучка. Здесь Гпо = Tmin-

Таблица 1. Некоторые характеристики проплпвления при различных углах сходимости конического электронного пучка

Рисунок № кри- Ьтах, см ль. Ьц, см Ьтах+Ьо Допустимая погрешность

ДЬ., см —, фокусировки (см)

вой Ьтах 2 для уровня

%

см Н2Д% шах {Стах+Ь0)±2-5%при

ДЬ<ДЬ, ЛЬ>ЛЬ.

2, а 2 5,0 6,8195 73,32 6,8258 6,62 -3,3 +3,7 -1,5 +2,0 -2,0 +3,0

3 4,9 6,7602 72,48 6,8258 6,08 -1.4 -0,5 -0,5

+ 1,2 +0,6 +0,4

4 4,6 6,6048 69,65 6,8258 5,65 -1,00 -0,30 ±0,2

+0,95 +0,25

5 3,5 5,2894 66,17 6,8258 3,97 -0,5 +0,4 ±0,11 -0,023 +0,034

6 2,9 4,3699 66,36 6,8258 3,16 -0,4 ±0,083 ±0,012

+0,2

7 2,2 3,4552 63,67 6,8258 2,43 ±0,15 ±0,061 ±0,007

2, б г 9,8 13,5653 72,24 13,6517 12,38 -3,0 -0,6 -1,9

+2,6 + 1,2

3 8,5 12,4531 68,26 13,6517 10,03 -1,5 ±0,4 ±0,15

+ 1,3

4 7,4 11,1105 66,60 13,6517 8,48 -1,0 +0,9 -0,6 ±0,2 ±0,08

5 4,5 6,8657 65,54 13,6517 4,78 ±0,120 ±0,011

6 3,4 5,2281 65,03 13,6517 3,56 +0,4 -0,40 ±0,089 ±0,009

+0,25 ±0,064

7 2,5 3,8964 64,16 13,6517 2,55 -0,21 ±0,005

+0,20 -1,4 -2.6

2, в 2 10,0 13,6267 73,39 13,6517 12,94 -4,4

+4,0 +2,0 -0,35

3 9.3 13,2099 70,40 13,6517 11,25 -2,1 -0,5

+2,0 +0,6 + 0,40

4 8,5 12,4534 68,25 13,6517 9,98 -1,5 -0,3 ±0,20

+1,3 +0,4

5 5,7 8,7266 65,32 13,6517 6,30 -0,70 ±0,166 -0,019

+0.55 +0,032

6 4,5 6,8758 65,45 13,6517 4,80 -0,60 +0,35 ±0,121 ±0,010

7 3,4 5,2529 64,73 13,6517 3,55 -0,40 -0,088 ±0,007

+0,25 +0,089

2, г 2 18,9 26,6903 70,81 27,3034 23,20 -4,7 +3,8 ±1,2 -0,4 -0,1

3 14,9 22,2205 67,06 27,3034 16,96 -2,5 + 1,3 +0,5 -0,39 +0,2 -0,062

4 " 12,3 18,665 65,90 27,3034 13,63 -1,75 +0,35 +0,076

+ 1,25

5 6,8 10,4435 65,11 27,3034 7,07 -0,8 ±0,20 ±0,017

+0,5

6 5,0 7,7637 64,40 27,3034 5,15 -0,5 ±0,1200 ±0,007

7 3,7 5,6866 65,06 27,3034 3,70 +0,4 -0,30 +0,25 ±0,0925 ±0,005

Примечание. Здесь Ьр=1т(дЬ=0

Видно, что с повышением мощности электронного пучка, уменьшением радиуса его минимального сечения и увеличением

угла сходимости зависимость Ь = 1 (ДЬ) становится более резкой. С уменьшением угла сходимости максимальная глубина проплавления Итах возрастает и приближается к Ьц, причем всегда Ьтах < Ьц при Гпо = Гт1п- Это объясняется тем, что цилиндрический электронный пучок имеет однородное продольное распределение плотности мощности, в то время как конический пучок - неоднородное.

Максимальная глубина фокусировке электронного

Рис.3. Зависимость максимальной глубины проплавления от угла сходимости конического электронного пучка:

1 - Р = 100 кВт, Ггтип = 0,05 см;

2 - Р = 100 кВт, Ггтип = 0,1 см;

3 - Р = 50 кВт, Ггшп = 0,05 см;

4 - Р = 50 кВт, Гтт = 0,1 см.

проплавления достигается при пучка на некоторый уровень ДЬ*, расположенный ниже поверхности металла. Как видно из табл.1, величина ДЬ- лежит в диапазоне 63,7-^73,4% значения Иглах для исследованных значений угла сходимости электронного пучка. При этом отношение ДЬ*Д|тах уменьшается с увеличением угла сходимости и мощности пучка и с уменьшением Ггтш-

Как видно из табл.1, при максимальной глубине проплавления требования к точности фокусировки электронного пучка самые низкие. Эднако сварка мощным электронным пучком при ДЬ = ДЬ* и несквозном проплавлении применяется редко из-за повышенного разбрызгивания жидкого металла сварочной ванны и, следовательно, юзможного неудовлетворительного формирования шва. Кроме того, в данном случае образуются наибольшие корневые дефекты. При сварке ; глубиной проплавления (Ьтах+Ьо)/2 в основном удается получить нов удовлетворительного качества. При этом из двух возможных >бластей фокусировки пучка (ДЬ > ДЬ* и ДЬ < ДЬ») предпочтительной [ля углов сходимости >1-10"® рад оказывается область ДЬ < ДЬ»,

поскольку в область ДЬ > ЛЬ* требования к точности фокусировки пучка более жесткие. Для пучков с ап < 1-10"^ рад предпочтительной является область фокусировки ДЬ > ДЬ*.

С точки зрения эффективности использования электронного пучка (для достижения возможно большей глубины проплавления) необходимы пучки с возможно меньшими углами сходимости (табл. 2). Из табл. 2 следует, что угол сходимости мощных сварочных электронных пучков не должен превышать значений 1Ю~2-ИЮ"3 рад. Для высокоэффективной сварки с глубиной проплавления (Итах-Н 4Ь|ц)/2 = 0,95 Итах необходимы электронные пучки с ап < 1-10"^ рад.

Таблица 2. Значения угла сходимости конического электронного пучка для достижения заданного отношения Итах/Ьц

Номер кривой на рис. 3 ап (рад) на уровне Ьтах/Ьц:

95% 97,5%

1 1,8-10"3 1,2-10"3

2 6.7-1СГ3 3,5-10"3

•з 3,2-10"3 2-Ю"3

4 1,7-10"2 7,9-Ю'3

Основой анализа динамических явлений в сварочной ванне является выявление и оценка распределения механических сил, действующих на жидкий металл. Исследования, посвященные этому вопросу, выполнялись неоднократно, но отражали лишь отдельные стороны динамических процессов. В данной работе проведен полный анализ всех возможных сил, действующих на металл в сварочной ванне (рис.4).

Сила Р2 является объемной силой, силы Яб и р7 направлены тангенциально, сила может иметь как нормальную, так и тангенциальную составляющие, а остальные силы направлены нормально к поверхности жидкого металла в любой точке приложения. Анализ сил с использованием экспериментальных данных (в том числе скоростной киносъемки) выполнен для типовых условий сварки [плотность мощности электронного пучка 5-105 Вт/см2). Оценки давлений, оказываемые этими силами на сварочную ванну, тредставлены в табл. 3.

Рис.4. Продольно-поперечное сечение сварочной ванны со схемой сил: 1 _ электронный пучок; 2 - свариваемый металл;

-.3

3 - расплавленный металл; 4 - парогазовый канал; 5 - сварной шов; I - передняя стенка канала; II - задняя стенка канала. Р-| - сила давления электронов пучка; Я2 -сила тяжести; Рз - реакция отдачи при испарении металла; Р4 - сила давления паров в канале; Р5 - сила поверхностного натяжения; Рб - сила термокапиллярного напряжения; -сила взаимодействия потока пара с поверхностью расплава.

Видно, что при сварке имеются лишь две силы, оттесняющие расплавленный металл из зоны воздействия электронного пучка: сила давления электронов пучка и реакция отдачи при испарении, - причем

Таблица 3. Виды и характерные значения давлений на расплав при сварке стали в нижнем положении (И = 5 см)

Источник Характерная

давления Обозначение величина

дин/см2

• Поток электронов Р1 5-102

• Г равитация Р2 103-104

• Отдача при испарении РЗО 106-107

Рзуст 104-105

• Пар в канале Р4 104-105

• Поверхностное натяжение Р5 104

•Термокапилпярный Рб 3-102

эффект

• Увеличение расплава Р71 (О.б^Ю1

потоком пара Рт II (3-г7,5)-101

последняя существенно превосходит первую. Особенно велика реакция отдачи в начальный период плавления, когда отсутствует углубление в жидком металле и площадь облучения равна площади поперечного сечения электронного пучка. После образования стационарного канала

плотность мощности пучка на поверхности канала снижается примерно на два порядка.

Движение расплавленного металла под действием относительно слабых тангенциальных сил , Ре и происходит тем не менее довольно интенсивно. Даже на передней стенке канала в сварочной ванне, покрытой тонкой пленкой расплава, число Рейнольдса составляет величину (для стали):

102дт/ (2-10'2 см)2

= = ®о. в-/аг-—«60, (5)

^ у 2ф 2-7/ (7-10-3«^/)2

/ см

где 110, а0 - средние скорость движения и толщина пленки расплава; X - тангенциональное напряжение, создаваемое указанными выше силами; V - кинематическая вязкость. Движение тонкого слоя*расплава при таких значениях Яе уже имеет нелинейно-волновой характер. Передняя стенка канала полностью облучается электронным пучком и любое возмущение в пленке расплава поддерживается и развивается вследствие увеличения угла падения электронного пучка с жидкой поверхностью. Поэтому движение жидкого металла в сварочной ванне всегда имеет неламинарный характер. На передней стенке канала возбуждаются волны в двух диапазонах частот: низкочастотные (50-И 50 Гц) с нижней границей Зу а~2 и высокочастотные

= (1,86-^8,9)ио(2л а0)"1 В диапазоне 0,7^-3,5 кГц.

Задняя стенка в меньшей степени облучается электронным пучком, объем расплава здесь существенно больше, температура его ниже и давление отдачи не является определяющим. Здесь возникают более регулярные волны. Длина незатухающих волн, возникающих на поверхности расплава у фронта кристаллизации, определяется выражением:

Яв к 4^2/>п' (6)

где к - волновое число; \/п - скорость пара; ст - коэффициент поверхностного натяжения; гк - радиус канала; рп - плотность пара в <анале; рп = 1,6-10"5 Мп Р4/Тп в г/см3; МП,ТП - молекулярный вес пара л температура испарения. Оценивая длину волны для стали (Тп= =2500 К, гк = 0,1 см, Чп = 0,85-105 см/с, с = 1500 дин/см), получим >1в«0,1 см. Именно эти волны способствуют формированию чешуйчатой юверхности швов при сварке плавлением.

2. РАЗРАБОТКА ТРЕБОВАНИЙ К ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМ И ТОЧНОСТНЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ СВАРОЧНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ПУШЕК И ИХ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ

Электронно-оптические системы (рис.5) сварочных электронных пушек наиболее распространенного в промышленности класса 60 кВ -60 кВт, созданные в ИЭС им.Е.О.Патона (г. Киев, Украина) на основе расчетных методов, формируют электронные пучки с высокой плотностью мощности. Для использования программного управления эти системы были оптимизированы с целью обеспечения необходимой точности и воспроизводимости параметров электронных пучков.

Наиболее жесткие требования связаны со сваркой длинномерных стыков. Так, при сварке несущих толстостенных конструкций летательных аппаратов требуется непрерывная работа электронной пушки в течение трех часов и при этом геометрия проплавления не должна изменяться более, чем на 10%. Впервые проведенные в полном объеме ресурсные испытания электронной пушки с лантанборидным катодом диаметром 6 мм при сварке массивной неохлаждаемой мишени из титанового сплава ВТ6 (со сваркой контрольных образцов из того же сплава) показали, что в течение трех часов:

- поперечные размеры сварных швов практически не изменяются;

- глубина проплавления в диапазоне мощности электронного пучка 9+60 кВт изменяется не более чем на 5%, а в диапазоне < 9 кВт - от 14% до 40% в зависимости от уровня фокусировки пучка.

Последний факт показывает, что цанная электронно-оптическая система не может формировать электронный пучок с малым углом сходимости ю всем диапазоне мощности. При ма-1ых токах (¿150 мА) электронного 1учка электронно-оптическую систему необходимо перестраивать. Та-

Рис.5. Схема электронно-оптической системы сварочной пушки класса бОкВ-бОкВт: 1-катод; 2-анод; 3-фокусирующий электрод; с1< - диаметр катода; Х=7 мм для с1к-4,7мм; = 7,8 мм для £)к = 6мм. ую перестройку предложено произ-

¡одить электромеханическим перемещением анода пушки. Во многих лучаях это позволяет сохранять хорошее качество электронного пучка.

Экспериментально (рисунки 6-8) были определены оптимальные межэлектродные расстояния и необходимый максимальный ток электронного пучка для обеспечения линейности модуляционной характеристики мощной сварочной пушки. Максимальный ток электронного пучка в пушке класса 60 кВ - 60 кВт должен быть равен 1200 мА.

Innax t

П 00

мД

1200

ТООО

800

г

к

il

3?

4,5 Lfin

а

Innaxi

то

1200

юоо

еоо 5

Рис.6. Зависимость максимального полного тока электронного пучка от расстояния фокусирующий электрод-анод: а - с1к=4,7мм; б - с)к=6,0мм; 1 - / = 0; 2- / = 0,1 мм; 3- / = 0,2 мм; 4- / = 0,3 мм; 5- / =0,4 мм.

1„,мА 1200

800

400

1 ф

сА

/

Innax i МА 1400

1200

0 0,25 0,5 О^и^стн. еВ.

Рис.7. Зависимость тока электронного пучка от первичного управляющего потенциала 111 в системе 1итания фокусирующего электрода тушки при с)к = 4,7 мм:

1- Ь = 4,5 мм, 1 = 0,1 мм;

2- I. = 5,3 мм, / = 0,3 мм;

3- I. = 5,4 мм, / = 0,2 мм.

10 00

800

0,2 t,m

Рис.8. Зависимость максимального полного тока электронного пучка от расстояния между катодом и фокусирующим электродом:

1 - с!к = 6 мм, I. = 7 мм; 2- с)к = 4,7 мм, I = 4,1 мм.

Оптимальные межэлектродные расстояния должны быть следующими:

- для с1к = 4,7 мм

1_ = 4,1 мм, / = 0,2 мм, / + X. + 1= 11,3 мм;

- для с!к = 6 мм

I. = 6,9 мм, / = 0,2 мм, I + X + = 14,9 мм.

Допустимая неточность установки расстояний / и I. при смене электродов не должна приводить к изменению тока электронного пучка, превышающего величину его нестабильности из-за технических возможностей источника питания пушки. При допустимой нестабильности тока электронного пучка ± 5% погрешность установки оптических расстояний в пушке равна:

- для с1к - 4,7 мм

81 = ±0,15мм,8/ = ;^5з5мм;

- для «¿к = 6 мм

8!. = ± 0,3 мм, 8/ =

Исходя из этого, методом полной взаимозаменяемости определены допуски на основные продольные размеры деталей электронно-оптической системы сварочной пушки (табл.4). Эти детали должны изготавливаться по 8 -И0 квалитегу точности.

Таблица 4. Допуски звеньев размерной цепи электронно-оптической системы сварочной пушки класса 60 кВ - 60 кВт.

Звено (рис. 5) Номинальное значение, мм Поле допусков, мм Принимаемый допуск, мм

для 61 и б/ при (1к=4,7 им для 61. для б 1

при с)к = 6 мм

А1 18,9 0,052 . - 0,052

а2 14,0 0,043 0,070 - 0,043

Аз 52,7 0,074 0,120 - 0,074

А4 9,0 0,036 0,058 0,022 0,022

Аб 21,5 0,052 0,084 0,033 0,033

Аб 6,2 0,036 0,058 0,022 0,022

Ау 15,3 - 0,070 - 0,070

Ав 36,7 0,062 - 0,039 0,039

Как известно, сечение сварного шва выбирается исходя из конкретных требований к надежности соединения с точностью определения рабочих нагрузок, которая равна Зч-5%. Действующие нормы допускают лишь плюсовые отклонения от расчетных значений.

При задании допустимой нестабильности глубины проплавления в диапазоне ±(2,5ч-5)% сварные швы будут удовлетворять установленным нормам при любом выборе глубины шва, большей 1,05 от требуемого значения.

Расчетными методами (см. табл. 1) установлено, что точность воспроизведения уровня фокусировки и угла сходимости мощного электронного пучка при допустимом относительном изменении средней глубины несквозного проплавления ±2,5% должна быть следующей (при Ь = 330 мм):

Я к

— <±0,5% для ап = 5-10"2 рад,

о К

— <±1,5% для ап = 5-Ю"3 рад,

Ь

о »

-^-<±6,9% для 1-10"2 рад <ап <2Ю~1 рад.

ап

Здесь Ь - расстояние от середины электромагнитной фокусирующей линзы сварочной пушки до уровня фокусировки электронного пучка. Обеспечение указанных требований при длительной сварке без смены элементов электронно-оптической системы пушки достигается обеспечением соответствующей износостойкости катода и стабильности теплового режима системы.

Основными точностными параметрами источника питания сварочной пушки являются нестабильности ускоряющего напряжения, тока электронного пучка и тока электромагнитной фокусирующей линзы. Эти параметры, а также нестабильность скорости однопроходной сварки, определяются из условия необходимой воспроизводимости глубины сварного шва.

Наиболее вероятная относительная нестабильность глубины несквозного проплавления определяется совокупностью выражений:

( 'п уск усв п тт

да

К м п уск

"•тт у *м 'п ^уск

5Ъ И

5 Ь

„о)

1 min м п ^уск

где А, X, к и С, - весовые коэффициенты; 1п - ток электронного пучка; UycK - ускоряющее напряжение; 1м - ток фокусирующей линзы.

При сварке со сквозным проплавлением рабочая мощность электронного пучка обычно превышает на 30-^50% мощность, при которой появляются "проколы" (выходы шва в нижнюю часть стыка). В этом случае требования к нестабильностям параметров источника питания пушки определяются точностью поддержания уровня фокусировки электронного пучка для получения бездефектного сварного соединения, т.е. только уравнением (8).

Весовые коэффициенты в уравнениях (7)-(10) были рассчитаны для несквозного проплавления при ап=10"2 рад. При этом нестабильности определяются следующими уравнениями:_

5h ^oÄkVV. /SV^, _/8Тк

^ +6,0з(|а) +17.31&) +0.14&) (11)

У м п уск усв ' к

^ . 1зб(^)2+Я25&2+10,5б(^-)2 (12)

" у 'м 'п иуск

где Тк - температура катода элетронной пушки (ап~Тк,/8; адп-Тк3''8).

Для снижения требований к точности параметрам необходимо использовать слабосходящиеся электронные пучки и сварку с малым скоростями. При (Хп й 10"4 рад имеем А1«0 и Аг«0. При Уев ^ 0,25 см/с глубина несквозного проплавления слабо зависит от \/Св, т.е. Ао~0. Отсюда имеем:_

^=(24,01(^)%3,78&2+Д29(^)2"; (13)

У 'м 'п иуск

Результаты расчетов по уравнениям (11)-(13) представлены в

табл. 5. Величины — и ^ для сквозного проплавления

Ь Усв

определялись экспериментально при сварке горизонтальным электронным пучком низколегированной стали толщиной 60 мм. Как видно из табл. 5, наиболее низки требования к нестабильностям параметров источников питания и скорости сварки при сквозном проплавлении. Для снижения требований к нестабильностям необходимо применять специальные технологические приемы сварки или автоматическое регулирование процесса сварки.

Таблица 5. Наиболее вероятные допустимые относительные нестабильности (в %) параметров мощной электронной пушки, ее источника питания и скорости сварки

Параметр Несквозное проплавление Сквозное проплавление

ссп= 1-Ю"2 рад ап< 1-Ю-4 рад, V/св < 0,25 см/с а„ = 1-Ю-2 рад

1 2 3 4 5 6 7

5h/h ±2,5 ±5 ±2,5 +5 - -

8Ь/Ь +1,52* ±2,83* - - + 1,72 ±3,65

81мЛм ±0,05 ±0,05 ±0,05 ±0,05 ±0,05 +0,05

5ln/ln ±0,89* ±0,93* +0,74* ±1,5 ±1,04 ±1

SUycK/UycK ±0,2 ±0,75 ±0,75* ±1,43* ±0,2 ±1,02*

SVcb/Vcb ±1 ±2,5 ±20 ±20 ±20 ±20

5ТК/ГК ±2 ±5 ±2 ±5 - -

Примечания.

1. Приведенные в графах 2+7 значения параметров из графы 1, кроме искомого (отмеченного звездочкой), задаются.

2. Превышение мощности электронного пучка составляет для графы: "6" - 10%, "7" - 40%.

3. ln = KJU ск(— + —), где К - коэффициент; а - расстояние от катода пушки до

V a b

кроссовера электронного пучка.

3. КОНТРОЛЬ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА И СВАРОЧНОЙ ПУШКИ

Поскольку геометрические параметры сварочного электронного пучка оказывают существенное влияние на форму проплавления и качество сварного шва, то был выполнен анализ закономерностей их изменения при регулировании мощности электронного пучка.

Расчет геометрии электронного пучка производился численно-аналитическим методом с учетом тепловых скоростей электронов. Пространство формирования электронного пучка разбивалось на три области: катод-кроссовер пучка (область I), кроссовер пучка -середина фокусирующей магнитной линзы (область II) и середина фокусирующей магнитной линзы - минимальное поперечное сечение пучка в зоне сварки (область III). В области I выполнялся траекторный анализ с учетом пространственного заряда электронного пучка. Оценка геометрических параметров пучка в кроссовере осуществлялась методом фазового параллелограмма. В областях II и III расчет

производился аналитически с учетом собственного магнитного поля пучка с полностью нейтрализованным пространственным зарядом. Форма электронного пучка в этих областях описывается уравнениями: - область II

Ф*

1 U' W г J - ^ 2А»

- область III

-exp(-tg^

¿с

2А„

г - ^ (

min

R-r .

tga.0 — mm >

h

0

где

Ф.

i и

'ет уск

fqi4 'п3/80+г)

tgan =

R-r

— mirt

(14)

(15)

(16)

(17)

[In] = A; [UycK] = B;

JyCK

Гкр, акр - радиус и угол сходимости электронного пучка в кроссовере; г - текущий радиус пучка; z - продольная координата пучка; R, 0Со -начальный радиус и угол сходимости пучка в области III; а, b - длина областей II и III соответственно; Ь0 - длина области III для геометрической оптики; Ссф - коэффициент сферической аберрации фокусирующей линзы; фк - тепловой потенциал катода; jeT - плотность тока электронной эмиссии катода.

Результаты расчетов при иуСк=120 кВ и диаметре лантанборидного катода 4 мм приведены на рис.9. Видно, что с увеличением тока электронного пучка его радиус fmin возрастает, а угол сходимости уменьшается. Положение минимального поперечного сечения электронного пучка при lM = const и ток фокусирующей магнитной линзы при b = const имеют максимум при 1п* « 0,45 А. Уменьшение b и 1м при In > In* объясняется преобладанием магнитного пинч-эффекта, а при In < In - превалирующим смещением кроссовера в сторону катода.

Рис.9. Зависимость угла сходимости электронного пучка (а), положения минимального сечения пучка и его радиуса (б) и тока фокусирующей магнитной линзы (в) от тока электронного пучка: кривые 1 соответствуют lM = const, кривые 2 -b = const = 330 мм. о о? %ч w цв ift «г

Для поддержания стабильного процесса сварки при регулировании тока электронного пучка необходимо обеспечивать выполнение условия ап = const и пропорциональное глубине проплавления изменение b и rmin либо b = const и rmin = const при небольших изменениях глубины проплавления (до ± 10 мм). Однако при постоянном уровне фокусировки электронного пучка (b = const), часто требуемом при сварке, зависимости ОСп (In) и rmin (In ) мало отличаются от аналогичных зависимостей при lM = const, т.е. ОСп и rmin довольно сильно зависят от тока электронного пучка. Таким образом, для обеспечения ап (In) = const и, если

необходимо rmin (In ) = const, нужно использовать дополнительные приемы формирования заданной конфигурации электронного пучка, например, периодическое отклонение пучка с амплитудой и частотой, зависящими от его тока.

Для контроля диаметра мощного аксиально-симметричного электронного пучка был модифицирован известный метод прямого края экрана. При этом электронный пучок импульсно с высокой скоростью отклоняется на прямой край металлической пластины-датчика. По достижении значения тока датчика, равного 50% от тока электронного пучка, пучок возвращается в первоначальное положение.

Измеряя время Т и скорость \/откл. движения электронного пучка от его соприкосновения с датчиком до точки изменения направления движения, радиус пучка определяется по соотношению:

ге

— J VoTKп.

dt .

(18)

Таким образом на пластине-датчике электронный пучок совершает возвратно-поступательное движение только на расстоянии от края равном величине радиуса пучка. Для предотвращения термического разрушения или повреждения датчика время воздействия на него мощного электронного пучка в процессе измерения радиуса

выбирается из условия:

Р-Т < ср (Тпл - То) р 0,5 теге2 5пл, (19)

где Ср, Тпл, То - удельная теплоемкость, температура плавления и начальная температура материала датчика; 5Пл - допустимая глубина оплавления или наивысшего нагрева поверхностного слоя датчика.

Измеряя радиус электронного пучка последовательно на разных уровнях его мощности, можно получить распределение плотности мощности в поперечном сечении пучка. Измеряя диаметр электронного пучка последовательно на разных длинах пучка, легко вычисляется угол

сходимости (или расходимости) пучка (an = arctg Ге.'~Ге2) и

Lt-2

определяется положение минимального сечения пучка.

Расстояние электронная пушка - изделие может быть измерено бесконтактными способами, используя слаботочный электронный пучок. При наличии в электронной пушке системы отклонения с однократным преломлением электронного пучка на поверхности изделия необходимо иметь мерный отрезок длиной Л. Тогда, создавая линейную развертку электронного пучка и визуально совмещая ее с мерным отрезком, расстояние от плоскости отклонения электронного пучка в пушке до поверхности изделия определяется по соотношениям: D = 0,5 Л ctg f, (20)

tg = К • 1откл , (21)

где а - полный угол отклонения электронного пучка; 1откл - амплитуда тока в электромагнитной отклоняющей системе; К - постоянный коэффициент.

При наличии в электронной пушке системы отклонения с двухкратным преломлением электронного пучка измерение расстояния D упрощается. В этом случае создается развертка любой формы (удобнее круговой) и изменением тока статического отклонения во второй отклоняющей системе добиваются визуально наименьшей амплитуды развертки элетронного пучка на поверхности изделия. После этого расстояние D вычисляется по формулам:

D = B-tgßo ctgcto, (22)

tgßo=Kiloiwii, tga0.=K2loTioi2, (23)

где В - расстояние между плоскостями отклонения в электронной пушке; ßo.cto - углы статического отклонения электронного пучка на первом и втором уровне отклонения соответственно; Ki, Кг-постоянные коэффициенты.

При контроле максимального тока электронной пушки обычно в

сварочных установках используются дорогостоящие водоохлаждаемые или массивные медные мишени, на которые направляется электронный пучок. В этом случае невозможно выполнить диагностику электронной пушки непосредственно перед началом сварки и во время сварки. Для контроля максимального тока электронной пушки без специальной мишени разработан способ быстродействующей диагностики.

Процесс контроля осуществляется следующим образом. Сварочная электронная пушка мгновенно отпирается (при этом потенциалы катода и управляющего электрода пушки устанавливаются равными) и ток электронного пучка начинает линейно нарастать. Конечная скорость нарастания тока электронного пучка обусловлена емкостью высоковольтного кабеля, соединяющего электронную пушку и источник ее питания, и внутренним сопротивлением электронной пушки. Под максимальным током сварочной пушки понимается максимальный ток в диапазоне линейного изменения тока электронного пучка. Именно этот диапазон необходим для программного управления. Поскольку допустимая нестабильность или невоспроизводимость тока электронного пучка заключена в пределах ±(0,5+1,5)%, то и точность контроля максимального тока пушки должна удовлетворять этому требованию.

При достижении током электронного пучка области значений, близких к предельному, скорость нарастания начинает снижаться. После уменьшения скорости нарастания тока электронного пучка на (21,5+37,5)% электронную пушку мгновенно запирают. Максимальный ток пушки вычисляется по соотношению:

Лиакс = ' го '

где скорость линейного нарастания тока электронного пучка;

ш °

Т0- длительность пребывания электронной пушки в полностью

отпертом состоянии. При этом, как показали расчеты, обеспечивается невоспроизводимость тока электронного пучка в диапазоне ¿(0,5+1,5)% и точность контроля максимального тока сварочной электронной пушки не хуже ±1%.

Наименее надежным элементом сварочной электронной пушки является катодный узел. Поэтому очень важно точно и оперативно определять выработку ресурса катода и его подогревателя. С этой делью разработан точный способ контроля времени работы катода и юдогревателя в электронной пушке.

Срок службы катода электронной пушки определяется степенью

его разрушения от электронной бомбардировки (подогрева) со стороны подогревателя и ионной бомбардировки со стороны анода, когда теряются заданные эмиссионная способность и качество пространственно-энергетических параметров электронного пучка. Степень нагрева и скорость разрушения катода прямо пропорциональны току его бомбардировки (напряжение бомбардировки постоянно) и току электронного пучка (ускоряющее напряжение постоянно). Паспортный срок службы катода обычно определяется для оптимального тока бомбардировки, обеспечивающего ограничение эмиссии пространственным зарядом, и максимального тока электронной пушки. Поскольку режим бомбардировки регулируют в процессе подготовки к сварке (или другим технологическим процессам), а ток электронного пучка в период работы пушки может отличаться от максимального и быть непостоянным по условиям технологического процесса, то реальный срок службы катода, а также и подогревателя, отличается от паспортного.

Для контроля реальной выработки срока службы катода и подогревателя определяется приведенное время их работы, т.е. время, за которое происходит такая же потеря характеристик, как при оптимальном токе бомбардировке и максимальном токе электронной пушки. Таким образом, в течение каждого периода Д^ работы электронной пушки измеряется и фиксируется в функции времени ток 1п электронного пучка, ток 1б бомбардировки катода и ток 1н накала подогревателя, а затем вычисляется приведенное время по следующим соотношениям:

*М=7-М^'; *б<=тЦ'б^ {п!=тЧм' (25)

^п макс б° о •'но ^

Общее время работы катода и подогревателя пушки определяется

формулами:

'кат = *12/И + *2£/б/ + *з2'п/ »

(26)

I I 1

'подогр (т , (27)

1 I

"Де 1п макс - максимальный ток электронной пушки; 1бо, 1б -эптимальное и текущее значения тока бомбардировки катода; 1Но, 1н -зптимальное и текущее значения тока накала подогревателя; 1<1 -н кб -юсовые коэффициенты, зависящие от конструкции катодного узла тушки.

Для катодов с косвенным подогревом при нагреве электронной юмбардировкой: кг = 1;

- кз = 0; кб = 1, если бомбардировка и накал включаются и зыключаются одновременно;

- кг = 1; 1 > кз > 0; кб = 1, если бомбардировка и накал включаются и выключаются неодновременно.

При нагреве катода излучением подогревателя: кг = 0; к4 = 0; (3=1; кб = 1.

Для прямонакальных катодов: кл = О; кб = О; кг = О; кз = 1.

Так для энергоблока ЭЛА-60/60 производства АО "8е1тГ (г.Сумы, 'краина), имеющего электронную пушку с косвенным подогревом шектронной бомбардировкой и одновременное включение накала и юмбардировки:

'каг = з,092/к|+£^ ; 1Подог,.= о,842^+2;^.

/ / I 1

4. РАЗРАБОТКА И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПРИЕМОВ СВАРКИ С УПРАВЛЯЕМЫМ ТЕПЛОВЛОЖЕНИЕМ

Необходимые свойства сварных соединений обеспечиваются с эмощью различных конструктивных технических решений (тип эединения, вариант подготовки стыкуемых поверхностей, зсположение сварных швов, пространственная схема сварки) и гхнологических приемов сварки.

По степени изученности и применяемости известные ¡хнологические приемы можно разделить на три группы. К первой |уппе относятся наиболее изученные и широко применяемые в юмышленности приемы: развертка и наклон электронного пучка, эдуляция тока электронного пучка, подача присадочного материала, вменение подкладок, сварка смещенным и расщепленным 1ектронным пучком, выполнение прихваток, предварительных и осметических" проходов, сварка секциями. Вторая группа включает в |бя приемы, хорошо изученные в лабораторных условиях, но не тучившие практического применения: "тандемная" сварка, сварка в кий зазор и "пробковыми" швами. В третью группу входят приемы, ¡лесообразность или возможность реализации которых недостаточно ¡основана: оплавление корневой части шва "проникающим" пучком ектронов, осцилляция уровня фокусировки пучка, применение 1юсов, сварка с использованием широкой вставки и с полнительным теплоотводом, двусторонняя сварка, вибрация ариваемого изделия, ввод ультразвуковых колебаний в сварочную

ванну.

По типам физического воздействия технологические приемы разделяются на четыре группы: управление пространственно-энергетическими параметрами электронного пучка (периодическое и статическое отклонение, модуляция токов пучка и фокусирующей линзы), применение дополнительных конструктивных элементов и материалов (подкладки, вставки, накладки, наплавки, теплоотводы, присадки, флюсы), специальные швы (дополнительные проходы, прерывистые швы, дополняющие швы), механическое воздействие на сварочную ванну (вибрация изделия, ввод ультразвуковых колебаний).

Анализ известных технологических приемов сварки показал, что наибольшее влияние на качество сварного шва оказывают различные приемы управления пространственно-энергетическими параметрами электронного пучка. При этом наилучший эффект обычно достигается при использовании развертки электронного пучка по замкнутым траекториям (круг, эллипс и др.). Однако неучет характера гидродинамических и тепловых явлений при сварке не позволял до недавнего времени в полной мере использовать возможности этих технологических приемов.

Для регуляризации переноса металла в сварочной ванне и подавления гидродинамических возмущений по ее периметру разработан более эффективный прием сварки. Электронный пучок при сварке имеет развертку по осесимметричной замкнутой траектории, средняя линия которой описывает круг. Радиус траектории развертки при этом периодически изменяется по косинусоидальному закону. Внутренняя поверхность сварочной ванны, а также фронты плавления и кристаллизации, приобретают таким образом "гофрированную" форму. На участке фронтов, вогнутых внутрь ванны, сила поверхностного натяжения прижимает расплавленный металл к твердой поверхности и препятствует тем самым развитию волновых возмущений. Такие возмущения могут возникать лишь на участках, вогнутых вовне сварочной ванны, однако благодаря "гофрированной" форме ванны они оказываются локализованными и малоинтенсивными. Для подавления наиболее опасных возмущений в зоне, прилегающей к плоскости симметрии ванны, один из наименьших диаметров траектории развертки пучка совмещается с этой плоскостью (рис. 10), т.е. в этой зоне формируются вогнутые внутрь ванны участки.

Характерной длиной волны гидродинамических возмущений в сварочной ванне является средний диаметр источника нагрева, т. е. средний диаметр развертки электронного пучка. Для подавления

общих возмущений ванны длина волны, образуемая "гофром", должна быть равна четверти этого диаметра (условие подавления любых волновых явлений), т.е. период сканирования электронного пучка по замкнутой траектории должен превышать период изменения радиуса траектории в 4л раз. Поскольку на траектории развертки пучка должно уложиться целое число периодов изменения радиуса, причем кратное 2, то, следовательно, частота изменения радиуса траетории должна превышать в 12 раз частоту развертки электронного пучка. Амплитуда ДЯ колебаний радиуса развертки должна превышать среднюю толщину расплава на стенках ванны. Только при этом преодолевается тепловая инерция металла и форма траектории повторяется в форме ванны на границе раздела твердой и жидкой фаз.

еталла, имеющих место при сварке неотклоненным электронным учком, и регуляризация переноса осуществляются движением пучка из эчки пересечения траектории с плоскостью симметрии ванны к ее ¡остовой части до диаметрально противоположной точки сначала по дной стороне траектории, а затем по другой. Время переброса пучка зжду этими точками не должно превышать 5+10% периода развертки, обы при этом не возникало существенных нарушений дродинамических процессов в сварочной ванне.

Разработанный технологический прием электронно-лучевой сварки 1990 г. успешно используется в КазАПО им. С.П. Горбунова на тановке ЭЛУ-24х16 при сварке авиаконструкций из титанового лава ВТбч толщиной 30+90мм как со сквозным, так и несквозным оплавлением. При этом полностью исключен неисправимый брак по ичине возможных нарушений режима сварки.

Для сварки неоднородных металлов разработан прием сварки,

позволяющий использовать системы слежения за стыком и обеспечивать неравномерное распределение тепловложения. Движение электронного пучка по круговой траектории начинается из точки N (рис.11). Переместившись с заданной скоростью на расстояние 2ге, пучок перебрасывается в симметричное положение относительно направления сварки и снова перемещается на расстояние 2ге, но уже с другой скоростью. И далее процесс повторяется до точки К, из которой электронный пучок перебрасывается в точку N. При этом обеспечивается равномерность нагрева металла на каждой стороне траектории развертки, симметричный перенос расплава и заданный энерговклад на каждом металле. Время пребывания электронного пучка в каждом из отклоненных положений определяется количеством тепла, которое необходимо вложить для расплавления каждого из металлов:

Для сварки высокотеплопроводных металлов с несквозным проплавлением разработан прием сварки с разверткой электронного пучка, осуществляемой синхронно с модуляцией его мощности. Такой прием позволяет снизить величину корневых дефектов в сварных швах. Электронный пучок при сварке сканирует по дугообразной траектории (рис.12), вогнутой внутрь сварочной ванны. Мощность пучка модулируют по закону Р = Ро - АР cosa так, чтобы минимум достигался на оси симметрии, а максимум - на концах траектории

Рис. 11. Схема развертки элктронного пучка для сварки неоднородных металлов.

(28)

ис.12. Схема развертки электронного пучка для сварки высокотеплопроводных 1атериалов: 1,2- свариваемые детали; 3 - сварной шов; 4 - сварочная ванна; - траектория развертки; 6 - зазор в стыке; 7 - тепловой поток.

азвертки. При этом и достигается формирование выпуклого фронта давления, что препятствует развитию волновых возмущений, и более жрокой нижней части пародинамического канала, что уменьшает олебания глубины проплавления.

Для повышения качества формирования обратного валика шва при квозном проплавлении или предотвращения образования корневых ефектов шва при близком к сквозному проплавлению разработан рием сварки с дополнительной локальной разверткой электронного учка. Развертка пучка при этом осуществляется с помощью лектромагнитной отклоняющей системы, установленной с обратной тороны свариваемого изделия соосно с электронной пушкой. При том наиболее эффективно используется проплавляющая способность лектронного пучка и достигается равномерная ширина шва. Прием спользуется для сварки немагнитных металлов.

Для снижения отрицательного влияния пульсаций энергетических араметров электронного пучка на качество сварного шва разработан рием сварки с составной разверткой. Одновременно с основной азверткой по заданной траектории электронный пучок дополнительно элеблется по части этой траектории, причем период дополнительных элебаний должен быть меньше времени пульсации ускоряющего апряжения или тока пучка. При более быстром сканировании пучка цоль части траектории развертки вместо точек биений тепловложения ормируется линия биений и тем самым регуляризуется движение асплава в ванне и повышается однородность тепловложения. Для элучения круговой траектории с дополнительным высокочастотным тстком развертки токи в отклоняющей системе пушки задаются по 1едующим соотношениям:

Ix = (Asin ш) sin Qi + (B0 +B|cost»ij)cosO/, Iy = (AsinffiOcosQ/ +(B0-f B|cos«rj)sinQ/,

(29)

(30)

где А, В, Bo - постоянные коэффициенты; Q - низкая частота; со -высокая частота.

Известно, что при сварке с круговой разверткой электронного пучка с частотой собственных колебаний объема расплава повышение качества шва достигается за счет проявления центробежного эффекта в сварочной ванне. Этот прием был модифицирован с учетом реальной гидродинамической картины при сварке.

Поскольку расплав распределен в ванне неравномерно (в хвостовой части ванны больше, чем в головной), то время воздействия пучка на соответствующий обьем расплава должно совпадать с периодом собственных колебаний. Следовательно, в хвостовой части ванны электронный пучок должен перемещаться медленнее, чем в головной части. Для сохранения теплового равновесия в сварочной ванне мощность электронного пучка должна изменяться синхронно с изменением скорости сканирования так, чтобы обеспечивалось условие P/Vck = const. Установлено, что время воздействия и мощность электронного пучка связаны с объемом расплава в головной и хвостовой частях сварочной ванны следующим образом (при круговой развертке);

Для ремонта сварного шва повторным переплавом разработан прием, при котором электронный пучок поочередно колеблется по двум отрезкам прямых линий, параллельным и симметрично расположенным относительно плоскости симметрии шва. Электронный пучок перемещается только в одном направлении, противоположном общему направлению переплава. При этом расплавленный металл вытесняется в хвостовые части двух зон тепловложения, а затем за счет сил инерции - в пространство между этими зонами. Тем самым обеспечивается заполнение несплошностей ремонтируемого шва. Выбор параметров такой развертки осуществляется с учетом следующих условий:

где 1_0 - расстояние между отрезками; Ьш - ширина ремонтируемого шва на уровне половины его глубины; £о- длина отрезка развертки; Iр - длина раковины или другой несплошности в ремонтируемом шве. На основе описанного выше приема ремонта шва разработан

(31)

2re < Lo < 0,8 Ьш; 2ге <£о< 0,5 £р , (32)

св

прием сварки с подачей присадочной проволоки. Проволока подается в пространство между двумя зонами тепловложения со стороны шва. При этом полностью исключается попадание проволоки под мощный электронный пучок и благодаря наличию переноса расплава вдоль всей поверхности ванны достигается более равномерное распределение присадочного материала по объему шва. Угол а подачи проволоки выбирается в диапазоне:

arctg—^—<a.<mm\arclg—Ц, arctg—(33) 0,3/1 0,1 h Ôp

■де £ь - длина сварочной ванны на поверхности свариваемого изделия; )р - глубина разделки кромок. Максимально допустимая скорость годачи проволоки оценивается по соотношению:

V т.

V « св -Ф- (34)

пр max . rr > w '

sin a 7nn

ГШ

де Тф - средняя температура фронта плавления по оси его симметрии.

Разработаны также более совершенные приемы "квазитандемной" варки (с двухкратным преломлением электронного пучка). Эти приемы югут быть использованы для предотвращения корневых дефектов и аковин при сварке с несквозным проплавлением толстолистовых рудносвариваемых материалов.

Для предотвращения образования корневых дефектов при сварке несквозным проплавлением металлов толщиной до 90 мм развит рием сканирования фокуса электронного пучка. Рабочее положение эовня фокусировки устанавливается соответствующим максимальной 1убине проплавления. Время прохождения фокусом пучка расстояния ежду крайними положениями выбирается равным постоянной эемени расплава в сварочной ванне. В крайних положениях фокус лжа задерживается на время Тз = (0,1-Ю, 15)-2reVCB'^. Таким образом эстигается более регулярный и устойчивый перенос расплавляемого зталла, дополнительно переплавляется корень ванны более широким 'чком. Амплитуда и частота сканирования фокуса электронного пучка тределяются соответственно по соотношениям:

Л=(Н1,5)Л; /=[2т3 + (— ] , (35)

ЯК\ pR

е R - радиус сферы, объем которой равен объему расплава в

сварочной ванне. Этот прием с 1989 г. применяется в КазАПО им.С.П.Горбунова при сварке титановых и алюминиевых сплавов и нержавеющих сталей.

Разработан прием окончания сварного шва, позволяющий предотвращать образование несплошностей на этом участке. При окончании сварки одновременно с уменьшением тока электронного пучка и изменением его фокусировки осуществляется отклонение пучка в направлении, противоположном направлению сварки. При этом ось электронного пучка должна быть постоянно направлена в корень шва в месте, соответствующем началу процесса окончания сварки. Таким образом создаются благоприятные условия для предотвращения возникновения корневых дефектов, раковин, трещин, т. к. резко снижаются скорости перемещения расплава и охлаждения конечного участка шва.

5. РАЗРАБОТКА СИСТЕМ ПРОГРАММНОГО И АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Отсутствие реальных возможностей однозначного и полного контроля процесса электронно-лучевой сварки толстолистовых металлов обусловило разработку других подходов к обеспечению высокой надежности этого сложного технологического процесса. Достижение высокой воспроизводимости геометрии и качества сварных швов в серийном производстве, при сварке крупногабаритных изделий и изделий сложного сечения требует создания различных устройств контроля, наблюдения и программного управления в каждой функциональной системе сварочной установки. Анализ технологических и технических требований к сварочной аппаратуре, технологических приемов сварки и полных технологических циклов сварки показал, что в общем случае задача управления установкой для электронно-лучевой сварки является сложной и информационно насыщенной. Исходя из условий промышленной эксплуатации, универсальную полномасштабную систему управления целесообразно создавать по иерархическому принципу, при котором на каждом уровне обеспечивается контроль и управление локальной функциональной системой или подсистемой с рациональным объемом информации. С учетом существующей элементной базы была разработана двухуровневая система управления (рис.13) электронно-лучевой сваркой, являющаяся по своему типу многомашинной (модульной), многозадачной и распределенной. Система управления в полной

модуль 6

Рис.13. Функциональная схема двухуровневой микропроцессорной системы управления

для сложных крупногабаритных установок электронно-лучевой сварки и термообработки.

конфигурации позволяет осуществлять:

а) контроль и диагностику (в том числе и запись) параметров сварочной аппаратуры, геометрии электронного пучка, технологического процесса сварки и термообработки;

б) программное управление:

- режимами сварки и термообработки,

- траекторией и скоростью манипулятора;

в) автоматическое управление:

- вакуумной системой,

- поиском стыка,

- слежением за стыком (прямолинейным, криволинейным и типа трубка-трубная доска),

записью и многократным воспроизведением траектории свариваемого или сваренного стыка,

- фокусировкой электронного пучка;

г) телевизионное наблюдение во вторичной электронной эмиссии за рабочей зоной сварки и термообработки;

д) управление:

- статическим и периодическим отклонением электронного пучка с однократным и двукратным преломлением,

- электронным поворотом осей отклонения отклоняющей системы электронной пушки,

- асинхронными двигателями пятикоординатного манипулятора.

Система управления состоит из шести микропроцессорных

модулей, каждый из которых может работать и автономно совместно с переносным пультом управления:

- модуль 6 управления верхнего уровня и управления электроннолучевой термообработкой;

- модуль 1 контроля и программирования параметров сварочного электронного пучка;

- модуль 2 управления и диагностики высоковольтного источника питания электронной пушки;

- модуль 3 автовакуумирования;

- модуль 4 управления перемещением манипулятора;

- модуль 5 наблюдения и слежения.

Технические функции модулей приведены в табл.6.

Модуль 1 имеет в составе отдельный субмодуль 1а для управления отклоняющими системами и динамической фокусирующей линзой и две оптоволоконные линии связи для выходных сигналов. Модуль 2 состоит из двух субмодулей 2а (низковольтный) и 26 (высоковольтный), которые имеют специальное коммуницирование

1ежду собой через две оптоволоконные линии связи. При автономном сполнении в состав модуля 2 входит принтер. Модуль 4 имеет в оставе пульт ручного управления перемещением манипулятора и остоит из субмодуля 4а программного управления и устройства 46 итания электродвигателей. В составе модуля 5 имеется ТВ-монитор, оединяемый с модулем проводным радиоканалом. В модулях 1-4 спользуются микропроцесоры типа 80186/80187, а в модулях 5 и 6 -лпа 80286/80287 фирмы "Intel" (США).

Таблица 6. Основные функции модулей управления.

1омер одул я Автоматическое управление Программное управление (в функции пути или времени Контроль Ручное управление, сервисные функции

1 2 3 4 ' 5

1. Фокусировка электронного пучка. Отстройка развертки пучка от пульсаций сети. Прихватка. Сварка. Развертка пучка. Модуляция тока пучка. Электронное совмещение осей отклонения двух отклоняющих систем. Электронный поворот осей отклонения. Измерение углов на поверхности изделия в вакууме. Определение расстояния до изделия в вакууме. Определение диаметра электронного пучка. Определение расстояния до датчика геометрии пучка в вакууме. Плавная корректировка программных значений параметров (в режиме "мягкой" программы).

2. Включение-выключение энергобл9ка. Оптимизация нагрева катода. Измерение параметров пушки. Отклонение от заданной программы сварки и запись в память. Регистрация приведенного времени работы катода и подогревателя. Измерение модуляционной характеристики пушки. Поблочное включение-выключение энергоблока. Нагрев катода.

1 2 3 4 5

Измерение эмиссионной способности катода. Состояние катодного узла. Состояние в/в источника питания. Спектр пульсаций.

3. Откачка. Развакуумиро- вание. Аварийный останов. Давление в ступенях откачки. Состояние узлов вакуумной системы. Коррекция состава вакуумной системы.

4. Возврат в исходный нуль. Возврат в начало программы. Коррекция траектории перемещения в режиме слежения за стыком. Поддержание постоянства контурной скорости перемещения. Разгон-торможение электродвигателей. Скорость перемещения. Траектория перемещения. Координаты. Длина пути. Скорость перемещения. Направление перемещения Скорость перемещения

5. Поиск стыка. Наведение на стык. Слежение за стыком. Запись и многократное воспроизведение траектории стыка. Фокусировка маломощного электронного пучка. Наблюдение рабочей зоны (до и после сварки или термообработки, при сварке или термообработке). Параметры взаиморасположения зоны наблюдения или слежения и траектории перемещения

6. Термообработка. Ввод программ в модули нижнего уровня. Последовательность технологических операций. Регистрация исполнения технологического процесса. Подготовка и запись в РППЗУ программного обеспечения. Ввод и хранение кодов обслуживающего персонала.

Такая система управления эффективна для сложных фупногабаритных сварочных установок. Для управления небольшими чли специализированными установками разработаны более простые зистемы программного и автоматического управления на отечественной элементной базе.

Для программирования режимов прихваток и сварки разработаны ;истемы управления СУ 228, СУ 228М, СУ 288 и СУ 260. Эти системы юзданы на базе программируемых контроллеров "Электроника К1-20", Электроника МС 2702", "Электроника МС 2721" и отличаются друг от |руга объемом выполняемых функций. Самая сложная модель СУ 260 ю характеристикам близка к модулю 1 в двухуровневой системе правления. Все эти модели имеют по 300 кадров программы сварки, ю 100 кадров программы прихваток, стандартные подпрограммы вода и вывода мощности электронного пучка, разрешающую пособность программирования по длине пути - (0,1-И) мм. *

Для локальной электронно-лучевой термообработки сварных швов а толстолистовых крупногабаритных изделиях разработана система рограммного управления СУ 281. Система формирует четыре типа рограммноуправляемых по распределению тепловложения растра трямоугольный, круговой, кольцевой, трапецеидальный) и беспечивает три режима его включения (моноимпульсный, ногоимпульсный и непрерывный). Максимальная частота строчной азвертки электронного пучка составляет 10 кГц.

Разработано устройство контроля и диагностики параметров зточника питания электронной пушки ОЛ 152, характеристики >торого близки к характеристикам модуля 2 в двухуровневой системе давления. Основой этого устройства являются контроллер Электроника МС 2721" и оптоволоконная система сбора данных Электроника МС 8201".

Для обеспечения сварки цилиндрических обечаек большого !аметра была разработана микропроцессорная система адаптивного южения за стыком СУ 283. Эта система позволяет осуществлять пись траектории стыка по отклонению, что существенно сокращает ¡ъем обрабатываемой информации, и затем многократно спроизводить ее.

Для определения середины невидимого контакта ребра с полкой в вровом соединении и круглой площадки с листом в "сотовом" единении, подлежащих сварке в закрытых конструкциях из магнитных материалов - разработаны системы контроля серии тык" ("Стык-1", "Стык-2", ОЛ 146, '"Стык-3"). При этом созданы ециальные токовихревые датчики контактного типа. Сигналы

датчиков обрабатываются микропроцессорными устройствами. Системы такого типа используются при производстве морских судов и летательных аппаратов с тавровыми и "сотовыми" соединениями.

6. РАЗРАБОТКА ПРОМЫШЛЕННЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ЭНЕРГОБЛОКОВ

Результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований нашли свое применение не только в создании локальных или универсальных систем управления, но и в создании промышленных автоматизированных энергоблоков для сварки крупногабаритных толстостенных изделий сложного сечения.

Один из первых таких энергоблоков типа У905М (рис.14) состоит из пяти функциональных систем: генерирования сварочного электронного пучка; программирования режимов сварки; слежения за стыком; подачи присадочной проволоки; аварийных команд и блокировок.

Рис.14. Функциональная схема энергоблока У905М: 1 - механизм перемещения сварочной пушки; 2 - сварочная пушка: 3 - механизм подачи присадочной проволоки; 4 - датчик вторичных электронов; 5 - следящая пушка; 6 - источник питания сварочной пушки; 7 - источник питания следящей пушки; 8 -шкаф управления; 9 - программатор; 10 - блок обработки сигналов датчика вторичных электронов; 11 - блок управления шаговым двигателем. (А - внешняя система управления сварочной установкой).

Система генерирования электронного пучка формирует сварочный пучок мощностью до 60 кВт (электронная пушка ПЛ100) и до 100 кВт (электронная пушка У885). Питание пушек обеспечивается от источника У927, имеющего подсистему подавления высоковольтных пробоев в пушке.

Система программирования режимов сварки состоит из программатора У889 и устройства связи с датчиком линейного перемещения и источником питания сварочной пушки. Программируется в функции пути ток электронного пучка и ток

окусирующей линзы (до 320 значений по каждому параметру).

Система слежения за стыком обеспечивает предварительное шедение электронного пучка на стык и непрерывное слежение за )ямолинейным стыком в процессе сварки с точностью не хуже ± 0,2 и. Для получения вторичноэмиссионного сигнала от стыка в режиме южения используется дополнительный следящий электронный пучок, состав системы входят: прибор "Прицел-2" для предварительного ведения сварочного и следящего пучков, коллекторы вторичной 1иссии, датчик вторичных электронов, следящая пушка У902, точник ее питания У891, механизм перемещения сварочной пушки, ок обработки сигналов датчика вторичных электронов СУ107А, блок равления шаговым двигателем У890А.01.000, механизм поворота едящей пушки вокруг сварочной.

Система подачи присадочной проволоки состоит из подающего ханизма ОБ1921.11.000 и блока управления ОБ1442. "Скорость цачи проволоки диаметром 0,6 -5-1,2 мм регулируется в пределах 40-г-Э м/ч.

Система аварийных команд и блокировок предназначена для зопасной эксплуатации и предохранения выхода из строя зргоблока, установки и свариваемого изделия.

Энергоблок У905М функционирует в составе сварочной установки У-24 х 8 в АНТК им. А.Н.Туполева (г.Москва).

Энергоблок У905М2 создан на основе энергоблока У905М, но зет ряд существенных отличий, введеных с учетом опыта плуатации последнего. Для повышения производительности >цесса сварки, обеспечения более низкого уровня деформаций риваемых изделий и резервирования аппаратуры этот энергоблок тоит из двух идентичных сварочных постов. Введена шестая жциональная система - система технологической развертки «тройного пучка с частотами до 1 кГц. В системе генерирования ктронного пучка оптимизирована электронно-оптическая система |ки, применена более совершенная система стабилизации эряющего напряжения (на базе блока стабилизации ОЛ115). Для темы слежения за стыком разработан однопушечный вариант эматического слежения, используя принцип периодического (с готой 3,125 Гц) кратковременного прерывания процесса сварки (на

мс). Энергоблок У905М2 работает в составе крупнейшей эочной установки ЭЛУ-24 х 16 в КазАПО им. С.П.Горбунова азань).

Энергоблок У905МЗ в отличие от энергоблока У905М2 состоит из эго сварочного поста. В системе генерирования электронного пучка

использована аппаратура ЭЛА-60/60, позволяющая формировать пучок мощностью до 60 кВт. Программирование режимов сварки и прихваток осуществляется с помощью микропроцессорной системы программного управления СУ 228. Имеется также система локальной термообработки сваренного изделия. Энергоблок У905МЗ входит в состав сварочной установки ЭЛУ-24 х 6.

Вышеописанные энергоблоки применяются для сварки авиационных конструкций (балок, узлов поворота и др.).

Для уникальной сварочной установки УЛ192 с полимербетонной вакуумной камерой был разработан энергоблок, отличающийся от энергоблока У905МЗ наличием системы программного управления перемещением электронной пушки и системы телевизионного наблюдения за рабочей зоной. Системы программного управления выполнены на базе микроЭВМ "Электроника-60". Энергоблок применяется для сварки крыльевых устройств морских быстроходных судов.

7. НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Используя созданные системы программного управления и новые технологические приемы, был разработан ряд новых технологических процессов сварки и обработки.

Для производства редукторов мощных грузоподьемных механизмов разработана технология ЭЛС чугуна с бронзой (круговой шов глубиной 35+40 мм). Достигнута механическая прочность сварного соединения не хуже прочности бронзы.

Разработана технология ЭЛС меди толщиной 100 мм (контейнеры для захоронения ядерных отходов АЭС). Предварительно выполняется рафинирующее оплавление электронным пучком свариваемых поверхностей. Оптимальным образом выбранные технологические приемы сварки позволили получить швы с требуемой степенью сплошности.

Впервые разработана технология электронно-лучевой наплавки железоникелевых порошков на сталь. Применение программноуп-равляемой развертки электронного пучка позволило исключить взрывное "разбрызгивание" порошка. Стендовые испытания наплавленных узлов трения буровых долот в АО "Волгабурмаш" (г. Самара) в 1993 г. и их анализ показали эффективность и экономичность нового техпроцесса по сравнению с применявшейся ранее дуговой наплавкой стеллита в защитных газах.

Разработаны технологии электронно-лучевой закалки упорных

колец (сталь ШХ15, гладкая коническая поверхность, глубина закалки -1,5-5-1,7 мм) подшипников турбобуров и режущей части свеклорезных ножей (стали 65Г и У8А, "гофрированный" профиль, глубина закалки -20+30 мкм). Срок службы этих изделий увеличился в 2+5 раз.

Впервые разработана технология центробежной и линейной резонансной электронно-лучевой резки сталей и титановых сплавов 'олщиной 20+60 мм. Ширина реза не превышает 2 мм. Такая ехнология может применяться как на заготовительном, так и в >сновном производстве.

8. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Предложена и развита тепловая модель глубокого проплавления четаллов коническим электронным пучком, позволяющая описать зорму фронта плавления и получить требования к углу сходимости электронного пучка и точности поддержания его фокусировки, (ыполнен макроанализ гидродинамических явлений в сварочной ванне. 1оказана существенная нелинейность волнового переноса расплава, то не позволяет подавить возмущения противофазной модуляцией лектронного пучка при глубоком проплавлении. Предложенная >изическая модель процесса электронно-лучевой сварки дает озможность прогнозировать в первом приближении геометрию и ачество сварного шва или определять требуемые характеристики лектронного пучка для заданных параметров шва.

2. Впервые разработана методика расчета и выполнен анализ эебований к точностным параметрам мощных сварочных электронных ушек и их источников питания. Получены совокупности значений опустимых отклонений основных параметров сварочной аппаратуры пя различных способов ведения процесса сварки.

3. На основе развитой физической модели глубокого эоплавления разработан комплекс высокоэффективных зхнологических приемов электронно-лучевой сварки металлов эльшой толщины, позволяющих повысить качество сварных эединений. Для повышения устойчивости сварочной ванны при этом зедложены принципы создания "обратной" кривизны фронта 1авления и регуляризации движения расплава. Выполнена 1ассификация технологических приемов сварки электронным пучком.

4. Предложены новые способы контроля геометрии мощного юктронного пучка и эмиссионной системы электронной пушки. При ом обеспечивается высокая точность и быстрота контроля, а также

высокая долговечность датчика геометрии электронного пучка. Разработана методика анализа изменения геометрических характеристик мощного электронного пучка при регулировании его мощности. Показана нелинейная экстремальная зависимость геометрических характеристик пучка от его тока.

5. Разработана двухуровневая распределенная микропроцессорная система управления электронно-лучевой сваркой и локальной термо-обработкой, реализующая все новейшие высокоэффективные способы контроля, наблюдения и управляемого тепловложения. Разработаны локальные и специализированные системы управления для типовых сварочных установок.

6. Разработано несколько промышленных типов автоматизированных энергоблоков для электронно-лучевой сварки толстостенных и крупногабаритных металлических конструкций. В них реализовано точное программное управление режимами сварки и автоматическое слежение за стыком.

7. Разработан ряд новых технологических процессов сварки, наплавки, закалки и резки с помощью электронного пучка, используя созданные системы управления. Проблемы высококачественной наплавки порошков, центробежной и линейной резонансной резки решены впервые.

8. Выполненные теоретические и экспериментальные исследования позволили:

- создать физико-технологические основы для расчета, конструирования и выбора сварочной аппаратуры и систем управления для нее;

- создать более 20 типов различной аппаратуры для электроннолучевой сварки и термообработки металлов;

- разработать более 10 технологических процессов сварки и обработки.

Результаты работы внедрены на более чем 10 предприятиях с суммарным экономическим эффектом более 2 млн. рос. руб. в ценах 1990 г.

ПЕРЕЧЕНЬ ПУБЛИКАЦИЙ, В КОТОРЫХ ОТРАЖЕНЫ НАИБОЛЕЕ СУЩЕСТВЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ Монографии, книги

1. Электронно-лучевая сварка /О. К. Назаренко, А. А. Кайдалов, С. Н. Ковбасенко и др.; Под ред. Б. Е. Патона. - Киев: Наукова думка, 1987. - 256 с.

2. Кайдалов А. А. Лучевые методы сварки. - Киев: ИЭС им. Е.О. Патона, 1992. - 76 с.

3. Kajdalov A. A. Beam welding processes. - Киев: ИЭС им. E.O. Патона, 1992.-

гб с.

Статьи

4. Кайдалов А. А. Геометрия фронта плавления при электронно-лучевой ¡варке // Информационные материалы СЭВ. - 1980. - Вып. 1. - С. 35-40.

5. Кайдалов А. А. Сварочное электронные пушки и источники питания // Зопросы авиационной науки и техники, серия "Авиационная технология."- 1992.-J° 3 (24). - С. 46-47.

6. Кайдалов А. А., Миклухин О. Г. Влияние сходимости конического лектронного пучка на глубину проплавления при сварке //Автоматическая сварка.

1982.-№ 3. - С. 37-41.

7. Кайдалов А. А., Бычков В. П., Соловьяненко В. В., Зубченко Ю. В. )птимапьные межэлектродные расстояния и требования к точности изготовления лектронно-оптической системы пушки ПЛ100 // Автоматическая сварка. - 1983. -|9 3. - С. 57-59.

8. Кайдалов А. А., Михайловский А. А., Гайденко Л. В. Высоковольтный ереключатель ОБ2352. - Киев, 1983. - 4 с. - (Информ. письмо/АН УССР. ИЭС м. Е. О. Патона. - № 23).

9. Кайдалов А. А., Зубченко Ю. В., Шилов Г. А., Локшин В. Е. Методика асчета допустимых нестабильностей основных параметров источников питания ощных сварочных пушек // Автоматическая сварка. - 1984. - № 7. - С. 8-13.

10. Кайдалов А. А., Назаренко О. К. Основные технологические приемы зарки электронным пучком (обзор) // Автоматическая сварка. - 1986. - № 4. - С. 1-58.

11. Кайдалов А. А., Башенко В. В. Гидродинамические процессы в расплаве зи лучевых методах сварки // Автоматизация технологической подготовки ¡арочного производства. - Тула: ТПИ, 1986. - С. 14-24.

12. Кайдалов А. А., Стрекаль Л. П., Зубченко Ю. В., Кухарский В. К. уклоняющая система для электронно-лучевой термообработки ОЛ138. - Киев, ?86. - 4 с. - (Информ. письмо/АН УССР. ИЭС им. Е. О. Патона. - № 12).

13. Кайдалов А. А., Пастушенко Ю. И., Горбунов В. И., Шаповал В. И., шачев В. А. Автоматизированный энергоблок У905М2 для электронно-лучевой ¡арки // Автоматическое управление технологическим процессом электронно-'чевой сварки. - Киев: ИЭС им. Е. О. Патона, 19S7. - С. 15-21.

14. Кайдалов А. А., Шершнее С. С., Емченко-Рыбко А. В. и др. Система нтроля и программирования параметров сварочного электронного пучка СУ260. Сиев, 1988. - 4 с. - (Информ. письмо/АН УССР. ИЭС им. Е. О. Патона. - № 45).

15. Кайдалов А. А., Тараненко Ю. А., Непорожний В. Ю. и др. ^кропроцессорный прибор программного управления для электронно-лучевой рмообработки металлов СУ281. - Киев, 1989. - 2 с. - (Информ. письмо/АН ¡СР. ИЭС им. Е. О. Патона. - № 36).

16. Кайдалов А. А., Непорожний В. Ю., Добровинский И. Р. и др. Цифровой прибор для контроля положения середины "скрытого" стыка "Стык-1". - Киев, 1990. - 2 с. - (Информ. письмо/АН УССР. ИЭС им. Е. О. Патона. - N° 21).

17. Емельянов В. М., Сокирко В. А., Налимов В. И., Тимофеев В. Б., Марковский В. В., Довгань Н. В., Кирпиченко Н. А., Назаренко О. К., Кайдалов А. А., Татаркин А. М. Установки для электронно-лучевой сварки У/1С-1 и УЛС-2. -Киев, 1989. - 4 с. - (Информ. письмо/АН УССР. ИЭС им. Е. О. Патона. - № 20).

18. Каплан А. А., Герасименко А. В., Псарев Ю. И., Кайдалов А. А. Воспроизводимость формы проплавления при длительной сварке электронным пучком, эмиттируемым лантанборидным катодом Ц Сварочное производство. -

1983. - № 9. - С. 26-27.

19. Назаренко О. К., Локшин В. Е., Кайдалов А. А. и др. Автоматизированный энергоблок У905М для электронно-лучевой сварки // Сварочное производство. -

1984. - № 2. - С. 30-31.

20. Назаренко О. К., Кайдалов А. А., Кривошеев А. В. Электронно-лучевая сварка в 1980-1985 гг. (Отчет о сотрудничестве по теме 3) // Информационные материалы СЭВ. - 1S86. - Вып. 1. - С. 43-45.

21. Шангин А. Н., Пастушенко Ю. И., Кайдалов А. А. Система программного управления режимами при электронно-лучевой сварке изделий переменного сечения. - Киев, 1978. - 3 с. - (Информ. письмо/АН УССР. ИЭС им. Е. О. Патона. -№ 19).

22. Шаповал В. И., Кайдалов А. А., Пастушенко (О. И. и др. Система автоматического направления по стыку мощного электронного пучка. - Киев, 1978. - 3 с. - (Информ. письмо/АН УССР. ИЭС им. Е. О. Патона. - № 9).

23. Kajdalov А. А. Geometrie der Schmelzfront beim Elektronenstrahlschweißen // ZIS-Mitteilungen. - 1981. - № 5. - S. 512-520.

24. Kajdalov A. A., Pastuschenko Ju. I., Strekal L. P. u. a. Programmsteuerung für Elektronenstrahlschweißverfahren // ZIS-Mitteilungen. - 19B8. - № 3. - S. 229234.

25. Garaschtschuk V. P., Kajdalov A. A., Zubtschenko Ju. W. u. a. Zulässige Instabilitäten der wichtigsten technologischen Parameter beim Elektronenstrahl - und Userschweißen //ZIS-Mitteilungen. - 1987. - № 3. - S. 265-271.

Доклады и тезисы

26. Кайдалов А. А., Пастушенко Ю. И., Стрекаль Л. П. Микропроцессорная система программирования режимов электронно-лучевой сварки // Электроннолучевая сварка. Материалы конференции. - М.: МДНТП им. Ф. Э. Дзержинского, 1986. - С. 141-144.

27. Кайдалов А. А., Шершнев С. С., Емченко-Рыбко А. В. и др. Микропроцессорный модуль контроля и программного управления параметрами

шектронного пучка // Вторая международная конференция по электронно-|учевым технологиям - ЭЛТ-88. 31 мая-4 июня 1988. - Варна, Болгария, 1988. - С. I02-205.

28. Кайдалов А. А., Семкин К. Д., Смирнов В. П., Ковалев В. Г. Электронно-¡учевое термоупрочнение инструментальных сталей // Новые материалы и есурсосберегающие технологии'термической и химико-термической обработки ,еталей машин и инструмента. Тезисы докладов. 12-13 апреля 1990 г. - Пенза: 1ДНТП, 1990. - С. 57.

29. Кайдалов А. А., Вржижевский Э. Л. Электронно-лучевая сварка чугуна с ронзой // Материалы XI Всесоюзной научно-технической конференции по лектронно-лучевой сварке (1-3 октября 1991 г., г. Николаев). - Ленинград: Удостроение, 1991. - С. 15-16.

30. Кайдалов А. А., Пацьора С. К., Вржижевский Э. Л. и др. Электронно-учевая сварка меди толщиной 100 мм // Материалы XI Всесоюзной научно-эхнической конференции по электронно-лучевой сварке (1-3 октября 1991 г., г. иколаев). - Ленинград: Судостроение, 1991. - С. 16-19.

31. Кайдалов A.A., Шевелев А.Д. Электронно-лучевая наплавка покрытий из еталлических порошков для узлов трения буровых долот//Композиционные атериалы. Технология и производство. Тезисы докладов международной знференции, 11-13 октября 1994 г., п.Песчаное. - Киев: УДЭНТЗ, 1994. - С.48.

32. Кайдалов А. А., Истомин Е. И., Хрипко К.С., Пономарев Б.Н. Электронно-/чевая закалка свеклорезных ножей//Взаимодействие излучений с твердым шом.Тезисы конференции, 16-19 октября 1995 г., Минск. - Минск, 1995. - С. 159.

33. Безденежный А. Н., Кайдалов А. А., Пастушенко Ю. И., Шершнев С. С. икропроцессорная система управления процессом электронно-лучевой сварки

Электронно-лучевая сварка в судовом машиностроении. Материалы -раслевого совещания. - Николаев: ВНИИТСМ "Сириус", 1987. - С. 74-76. ДСП.

34. Зубченко Ю. В., Кайдалов А. А., Локшин В. Е., Назаренко О. К. »зработка эмиссионных систем для мощных сварочных электронных пушек // еждународная конференция по электронно-лучевым технологиям (Болгария, фна, 26 мая - 2 июня 1985). - София: изд-во Болгарской академии наук, 1985. -

97-102.

35. Ковалев В. Г., Игнат Л. Ф., Млынко О. И., Кайдалов А. А., Горбунов В. И. иверсальная микропроцессорная система локального управления ЭЛС // X ¡есоюзная конференция "Электронно-лучевая сварка". Тезисы докладов. 22-24 ября 1988 г. - Ленинград: ЛПИ им. М. И. Калинина, 1988. - С. 67-68.

36. Ковбасенко С. Н., Кораб Г. Н., Кайдалов А. А., Романов В. Г. Особенности ектронно-лучевой сварки толстостенных паропроводов из низколегированных алей // V Всесоюзная конференция по электронно-лучевой сварке. - Киев: [укова думка, 1977. - С. 158-162.

37. Назаренко О. К., Локшин В. Е., Пастушенко Ю. И., Шаповал В. И.,

Кайдалов А. А. Автоматическое слежение за стыком при сварке мощным электронным пучком // III Всесоюзная конференция "Автоматическое управление сварочными процессами", 24-26 октября 1978 г. (Тезисы докладов). - Киев: ИЭС им. Е. О. Патона, 1978. - С. 60-61.

38. Назаренко О. К., Кайдалов А. А., Акопьянц К. С. и др. Закономерности управления фокусировкой сварочного электронного пучка // Международная конференция по электронно-лучевым технологиям (Болгария, Варна, 26 мая-2 июня 1985). - София: изд-во Болгарской академии наук, 1985. - С. 112-118.

39. Псарев Ю. И., Каплан А. А., Герасименко А. В., Кайдалов А. А. Исследование технологических возможностей энергоблока У905М // Материалы YHI Всесоюзной конференции по электронно-лучевой сварке (Москва, 1-3 февраля 1983 г.). - М.: МЭИ, 1983. - С. 181-186.

40. Шангин А. Н., Пастушенко Ю. И., Кайдалов А. А. Автоматическое управление режимами ЭЛС изделий переменного сечения // III Всесоюзная конференция "Автоматическое управление сварочными процессами", 24-26K октября 1978 г. (Тезисы докладов). - Киев: ИЭС им. Е. О. Патона, 1978. - С. 63-64.

41. Kajdalov A. A. Effect of electron beam shape on penetration geometry // Proceedings of International Conference on Welding Research in the 1980's. October 27-29. 1980. Osaka, Japan. Session A. - Osaka, 1980. - P. 49-53.

42. Kajdalov A. A., Zubchenko Yu. V. Precise parameters of powerful units for electron beam welding // Quality and reliability in welding: lectures of the international conference held in Hangzhou, China, 6-8 Sept. 1984. - Hangzhou, 1984. - V. 1. -Session A. - A-25-1-A-25-7.

43. Kajdalov A.A., Shevelev A.D., Istomin E.I., Chripko K.S. Electron beam cutting of thick wall metals//"Achievements and Perspectives Concerning Welding and Material Testing", Timisoara, Romania, 24-26 May 1995. - Timisoara, 1995. - P.21.

44. Nazarenko О. K., Kajdalov A. A. Technologial procedures of welding and repair of welds with an electron beam // International Power Beam Conference, San Diego, California, 2-4 May 1988. - San Diego, 1988.

45. Nesterenkov V. M., Kajdalov A. A., Novikov D. Ju., Kirpach I. P. Technology and equipment for electron beam welding of power engineering components // Second International Conference Power Beam Technology, Stratford-upon-Avon, UK, 23-26, September 1990. - Abington: The Welding Institute, 1990. - P. 171-179.

46. Velichko O. A., Kajdalov A. A., Nazarenko О. K., Nesterenkov V. M. Beam technologies for modifying and cladding of surfaces // Joint symposium "Electron beam and coating technologies in materials science", Tampere, September 27-28, 1989. - Edited by T. J. Tiainen. - Tampere, 1989. - 8 p.

Авторские свидетельства

47. А. с. 997352 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Способ автоматического слежения ia линией стыка при электронно-лучевой сварке/Д. А. Дудко, О. К. Назаренко, Э. И. Пастушенко, В. И. Шаповал, Л. П. Стрекаль, А. А. Кайдалов и др.

48. А. с. 1181214 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Электронно-лучевая сварочная |ушка/А. А. Кайдалов, Ю. В. Зубченко, О. К. Назаренко, Т. Ф. Ермакова.

49. А. с. 1205418 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Устройство слежения за линией тыка при электронно-лучевой сварке/А. А. Кайдалов, Ю. И. Пастушенко.

50. А. с. 1232410 СССР. МКИ В 23 К 9/10. Устройство контроля положения си привариваемого ребра к листу из немагнитных материалов/А. И. Бражников, I. Р. Добровинский, А. А. Жадаев, Е. А. Ломтев, А. А. Кайдалов и др. - Опубл. 3.05.86, Бюл. № 19.

51. А. с. 1233375 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Способ электронно-лучевой 1. А. с. 1640882 СССР. МКИ В 23 К 9/10. Устройство измерения положения варки/А. А. Кайдалов, Ю. И. Пастушенко, Т. Ф. Ермакова.

52. А. с. 1235074 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Способ электронно-лучевой варки/А. А. Кайдалов, Ю. И. Пастушенко, К. С. Акопьянц и др.

53. А. с. 1255340 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Устройство для электронно-учевой сварки /А. А. Кайдалов, Ю. И. Пастушенко, К. С. Акопьянц и др. - Опубл. 7.09.86, Бюл. № 33.

54. А. с. 1274880 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Способ электронно-лучевой зарки/А. А. Кайдалов, К. С. Акопьянц, О. К. Назаренко и др. - Опубл. 07.12.86, юл. № 45.

55. А. с. 1310150 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Способ электронно-лучевой зарки/А. А. Кайдалов, О. К. Назаренко, К. С. Акопьянц и др.

56. А. с. 1323298 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Способ электронно-лучевой зарки/А. А. Кайдалов, К. С. Акопьянц, Ю. И. Пастушенко и др. - Опубл. 15.07.87, on. Ns 26.

57. А. с. 1329041 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Способ электронно-лучевой гарки/А. А. Кайдалов, О. К. Назаренко, Ю. Г. Куцан и др.

58. А. с. 1333506 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Устройство для управления лгановкой электронно-лучевой сварки и наплавки /Б. Е. Патон, О. К. Назаренко,

А. Бондарев, Ю. И. Пастушенко, А. А. Кайдалов и др. - Опубл. 30.08.87, Бюл. №

>

59. А. с. 1334534 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Устройство для электронно-'чевой сварки/ Ю, И. Пастушенко, А. А. Кайдалов, Ю. Г. Куцан и др.

60. А. с. 1349122 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Способ контроля степени экусировки электронного луча/К. С. Акопьянц, А. В. Емченко-Рыбко, А. А. 1Йдалов и др.

61. А. с. 1352785 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Способ сварки электронным

пучком/А. А. Кайдалов, К. С. Акопьянц, Ю. И. Пастушенко и др.

62. А. с. 1358229 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Способ завершения шва при электронно-лучевой сварке/К. С. Акопьянц А. В. Емченко-Рыбко, А. А. Кайдалов и ДР-

63. А. с. 1378201 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Способ электронно-лучевой сварки/А. А. Кайдалов, Ю. И. Пастушенко, Ю. Г. Куцан и др.

64. А. с. 1434642 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Способ электронно-лучевой сварки/А. А. Кайдалов, Л. П. Стрекаль, Ю. И. Пастушенко и др.

65. А. с. 1485530 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Способ слежения за стыком при электронно-лучевой сварке и устройство для его осуществления/ Ю. И. Пастушенко, А. А. Кайдалов, Ю. Н. .Панкин, Г. В. Саморукова.

66. А. с. 1487305 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Способ контроля геометрии аксиально-симметричного электронного пучка/А. А. Кайдалов, А. В. Емченко-Рыбко, В. Ю. Непорожний и др.

67. А. с. 1538376 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Способ контроля геометрии сварочного пучка электронов и устройство для его осуществления/С. С. Шершнев, А. А. Кайдалов, Ю. И. Пастушенко и др.

68. А. с. 1540978 СССР. МКИ В 23 К 9/10. Устройство для измерения положения оси привариваемого ребра к листу из немагнитного материала/А. И. Бражников, И. Р. Добровинский, Е. А. Ломтев, М. Ю. Михеев, Б. В. Чувыкин, А. А. Кайдалов и др. - Опубл. 07.02.90. Бюл. № 5.

69. А. с. 1541908 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Устройство для электроннолучевой сварки/К. С. Акопьянц А. В. Емченко-Рыбко, А. А. Кайдалов и др.

70. А. с. 1547990 СССР. МКИ В 23 К 9/10. Способ контроля длины электронного пучка и устройство для его осуществления/А. А. Кайдалов, С. С. Шершнев, К. С. Акопьянц и др. - Опубл. 07.03.90. Бюл. № 9.

71. А. с. 1561359 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Устройство контроля фокусировки электронного пучка/К. С. Акопьянц А. В. Емченко-Рыбко, А. А. Кайдалов и др.

72. А. с. 1566608 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Способ электронно-лучевой сварки/А. А. Кайдалов.

73. А. с. 1571889 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Устройство для управления электронно-лучевой сваркой/Ю. И. Пастушенко, Ю. Н. Ланкин, А. А. Кайдалов и ДР.

74. А. с. 1575448 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Способ электронно-лучевой сварки с присадочным металлом/А. А. Кайдалов.

75. А. с. 1582482 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Способ контроля максимального тока сварочной электронной пушки и устройство для его осуществления/А. А. Кайдалов, В. И. Горбунов, Ю. И. Пастушенко, В. В. Галушка.

76. А. с. 1588521 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Способ контроля распределения мощности пучка электронов электронно-лучевой пушки и устройство для его

осуществления/ Ю. И. Пастушенко, А. А. Кайдалов, Ю. Н. .Панкин и др.

77. А. с. 1591326 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Способ слежения за стыком свариваемых кромок при электронно-лучевой сварке/ Ю. И. Пастушенко, А. А. Кайдалов, В. И Горбунов, О. И. Млынко.

78. А. с 1609582 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Устройство для электроннолучевой сварки/ Ю И. Пастушенко, А. А. Кайдалов, Л. П. Стрекаль, В. И. Ташлай.

79. А. с. 1G20247 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Способ контроля времени работы катода и подогревателя сварочной электронной пушки и устройство для его осуществления/А. А. Кайдалов, С. С. Шершнев, Ю. В. Зубченко и др. - Опубл.

15.01.91. Бюл. № 2.

80. А. с. 1624830 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Споссб электронно-лучевой сварки/А. А. Кайдалов.

81. А. с. 1633299 СССР. МКИ G01M 3/20. Способ контроля герметичности крупногабаритных изделий/А. А. Кайдалов, Ю. И. Пастушенко. Г. В. Саморукова, В. А. Ковтун. - Опубл. 07.03.91. Бюл. № 9.

82. А. с. 1640882 СССР. МКИ В 23 К 9/10. Устройство измерения положения оси привариваемого ребра к листу из немагнитных материалов/ А. И. Бражников, И. Р. Доброзинский, Е, А. Ломтев, М. Ю. Михеев, А. А. Кайдалов, и дг< -Опубл.07.04.91. Бюл. № 13.

83. А. с. 1750891 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Способ электронно-лучерой ссарки/А. А. Кайдалсз, Ю. И. Пастушенко, В. Е. Локшин, С С. Шершнев. - Опубл.

30.07.92. Бюл. N° 28.

84. А. с. 1750892 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Устройство для электроннолучевой сварки/С. С. Шершнев, А. А. Кайдалов, А. 5. Емчечко-Рыбко и др. ■ Опубл 30.С7 52. Бюл. № 28.

85. А. с. 1796379 СССР. МКИ В 23 К 15/00. Устройство для электроннолучевой оиарки/С. С. Шершнев, А. А. Кайдалов, Ю. И. Пастушенко и др. - Опубл.

23.02.93. Бюл. № 7.

86. Положит, реш. от 30.03.92 по заявке № 4915217/08 от 01.03.91. МКИ В 23 К 15/00. Способ электронно-лучевой сварки/А. А. Кайдалов, Ю. И. Пастушенко, В. А. Калачев.

Патенты

87 Патент 270434 ГДР. МКИ В 23 К 15/00. Vorrichtung zur Steuerung einer Anlage zum ElektronenstrahIschweißen und Auftragschweißen/B. E. Paton, О. K. Nazarenko, А. A. Bondarev, Ju. I. Pastuschenko, А. A. Kajdalov и. a.

88. Патент 1822542 СССР. МКИ В 23 К 15/04. Способ электрон но-лучевой сварки/А. А. Кайдалов.

ДСП от 25.10.1995 г. Зак. 110/95 Тираж 95 экз.

Группа электрографии НТП "Инкорс", Украина, г. Киев, ул. Сосюры, 7