Новая оптическая система наблюдения в серийных электронно-лучевых пушках
Рассмотрены различные подходы к обеспечению наблюдения за сварочным стыком в вакуумных камерах в условиях интенсивного напыления. Приведены результаты разработки новой оптической системы, пригодной для использования в применяемых в промышленности пушках типа ЭЛА 60/60. Система отличается простотой и...
Saved in:
| Date: | 2016 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2016
|
| Series: | Автоматическая сварка |
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/146757 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Новая оптическая система наблюдения в серийных электронно-лучевых пушках / В.А. Крамаренко, В.М. Нестеренков, В.И. Загорников // Автоматическая сварка. — 2016. — № 5-6 (753). — С. 61-63. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-146757 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1467572025-02-09T22:19:46Z Новая оптическая система наблюдения в серийных электронно-лучевых пушках New optical observing system in series electron beam guns Крамаренко, В.А. Нестеренков, В.М. Загорников, В.И. Электронно-лучевая сварка Рассмотрены различные подходы к обеспечению наблюдения за сварочным стыком в вакуумных камерах в условиях интенсивного напыления. Приведены результаты разработки новой оптической системы, пригодной для использования в применяемых в промышленности пушках типа ЭЛА 60/60. Система отличается простотой и широким использованием унифицированных узлов. Комплектность, высокая функциональность, компактность и простота позволит найти этой системе промышленное применение. Different approaches were studied for welded butt observing in the vacuum chambers under conditions of intensive deposition. The results of development of new optical system suitable for application in industrially applied guns of ELA 60/60 type are given. The system differs by simplicity and possibility of wide application of standard assemblies. The system will find commercial application due to completeness of set, high functionality and simplicity. 2016 Article Новая оптическая система наблюдения в серийных электронно-лучевых пушках / В.А. Крамаренко, В.М. Нестеренков, В.И. Загорников // Автоматическая сварка. — 2016. — № 5-6 (753). — С. 61-63. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 0005-111X DOI: https://doi.org/10.15407/as2016.06.09 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/146757 621.791.72.039 ru Автоматическая сварка application/pdf Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Электронно-лучевая сварка Электронно-лучевая сварка |
| spellingShingle |
Электронно-лучевая сварка Электронно-лучевая сварка Крамаренко, В.А. Нестеренков, В.М. Загорников, В.И. Новая оптическая система наблюдения в серийных электронно-лучевых пушках Автоматическая сварка |
| description |
Рассмотрены различные подходы к обеспечению наблюдения за сварочным стыком в вакуумных камерах в условиях интенсивного напыления. Приведены результаты разработки новой оптической системы, пригодной для использования в применяемых в промышленности пушках типа ЭЛА 60/60. Система отличается простотой и широким использованием унифицированных узлов. Комплектность, высокая функциональность, компактность и простота позволит найти этой системе промышленное применение. |
| format |
Article |
| author |
Крамаренко, В.А. Нестеренков, В.М. Загорников, В.И. |
| author_facet |
Крамаренко, В.А. Нестеренков, В.М. Загорников, В.И. |
| author_sort |
Крамаренко, В.А. |
| title |
Новая оптическая система наблюдения в серийных электронно-лучевых пушках |
| title_short |
Новая оптическая система наблюдения в серийных электронно-лучевых пушках |
| title_full |
Новая оптическая система наблюдения в серийных электронно-лучевых пушках |
| title_fullStr |
Новая оптическая система наблюдения в серийных электронно-лучевых пушках |
| title_full_unstemmed |
Новая оптическая система наблюдения в серийных электронно-лучевых пушках |
| title_sort |
новая оптическая система наблюдения в серийных электронно-лучевых пушках |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2016 |
| topic_facet |
Электронно-лучевая сварка |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/146757 |
| citation_txt |
Новая оптическая система наблюдения в серийных электронно-лучевых пушках / В.А. Крамаренко, В.М. Нестеренков, В.И. Загорников // Автоматическая сварка. — 2016. — № 5-6 (753). — С. 61-63. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| series |
Автоматическая сварка |
| work_keys_str_mv |
AT kramarenkova novaâoptičeskaâsistemanablûdeniâvseriinyhélektronnolučevyhpuškah AT nesterenkovvm novaâoptičeskaâsistemanablûdeniâvseriinyhélektronnolučevyhpuškah AT zagornikovvi novaâoptičeskaâsistemanablûdeniâvseriinyhélektronnolučevyhpuškah AT kramarenkova newopticalobservingsysteminserieselectronbeamguns AT nesterenkovvm newopticalobservingsysteminserieselectronbeamguns AT zagornikovvi newopticalobservingsysteminserieselectronbeamguns |
| first_indexed |
2025-12-01T08:44:08Z |
| last_indexed |
2025-12-01T08:44:08Z |
| _version_ |
1850294822734135296 |
| fulltext |
Электронно-лучевая сварка
6 1 - АВТОМАТИ ЕСКАЯ СВАРКА -
УДК 621.791.72.039
новая оптичесКая система наБлЮДения
в серийных ЭлеКтронно-лУчевых пУШКах
В. А. КРАМАРЕНКО, В. М. НЕСТЕРЕНКОВ, В. И. ЗАГОРНИКОВ
иЭс им. е. о. патона нан Украины. 03680, г. Киев-150, ул. Казимира малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
рассмотрены различные подходы к обеспечению наблюдения за сварочным стыком в вакуумных камерах в условиях
интенсивного напыления. приведены результаты разработки новой оптической системы, пригодной для использования
в применяемых в промышленности пушках типа Эла 60/60. система отличается простотой и широким использованием
унифицированных узлов. Комплектность, высокая функциональность, компактность и простота позволит найти этой
системе промышленное применение. Библиогр. 3, рис. 6.
К л ю ч е в ы е с л о в а : электронно-лучевая сварка, электронная пушка, наблюдение за сварочным стыком, оптическая
система, защита оптики, труднодоступные места сварки
процесс электронно-лучевой сварки (Элс) прохо-
дит с большими скоростями, что требует высокой
точности совмещения электронного луча и свари-
ваемого стыка, собираемого с зазорами, близкими
к нулю. оператор находится вне вакуумной каме-
ры на некотором расстоянии от места сварки и во-
просы совмещения луча со свариваемым стыком,
корректировки взаимного расположения луча и
изделия весьма актуальны для всего технологиче-
ского процесса [1, 2].
в настоящее время в промышленных электрон-
но-лучевых установках получили развитие три типа
смотровых систем: смотровые окна, оптические и
телевизионные системы или их комбинации. хоро-
шо известна система растр [3] наблюдения за ме-
стом сварки во вторично-эмиссионных электронах
и совмещения пучка со стыком с точностью 0,1 мм.
принцип работы аппаратуры растр основан на
измерении тока вторично-эмиссионных элек-
тронов, образующихся при циклическом (с пе-
риодом 300 мс) сканировании рабочей зоны
изделия остросфокусированным пучком ма-
лой мощности в кратковременные моменты (до
5 мс) прерывания процесса электронно-луче-
вой сварки. изображение поверхности изделия
формируется по сигналам от датчика вторич-
но-эмиссионных электронов, установленного
на электронной пушке в непосредственной бли-
зости от места сварки. измеренные и оциф-
рованные аппаратурой наблюдения уровни
яркости участков сканируемой поверхности за-
поминаются в памяти компьютера в виде кадра
(матрицы) изображения и после специальной
программной обработки воспроизводятся в от-
дельном окне монитора растр.
при сварке прецизионных изделий малого раз-
мера используются острофокусные электронные
пучки малой мощности, а сами изделия толщиной
1...3 мм собираются с повышенной точностью.
Для таких изделий могут быть полезными комби-
нированные оптико-телевизионные системы с не-
посредственным наблюдением за сварочным сты-
ком через оптическую систему пушки.
в данной работе приводятся результаты разра-
ботки новой оптической смотровой системы, при-
годной для использования в широко применяемых
в промышленности пушках типа Эла 60/60. Учи-
тывая, что основным недостатком оптических си-
стем является напыление зеркал испаряющимся
при сварке металлом, в работе большое внимание
было уделено защите оптики от напыления. из-
вестно, что в условиях интенсивного напыления
применяются защитные устройства, основанные
на принципе стробоскопического эффекта. Для
таких систем характерно снижение освещенности
объекта. Увеличить их эффективность возможно,
добившись стабилизации вращения барабана с
точностью до 1 гц на частотах, кратных частоте
кадров (50, 1250, 2500 гц и т. п.), что технически
трудно осуществимо.
Широко используются лентопротяжные ме-
ханизмы, сменные стекла, в том числе защитные
вращающиеся и сдвигающиеся стекла [1]. их кон-
струкция должна быть компактна, работать в ши-
роком диапазоне рабочих расстояний с достаточ-
ным запасом защитной ленты, которая не должна
деформироваться и застревать. применение таких
механизмов возможно лишь на достаточном уда-
лении от электронного пучка. Удаление оптики
от электронного пучка приводит к значительным
искажениям изображения на видеокамере, устра-
нение которых требует тщательного изготовления
(шлифовки зеркал и др.) и усложнения конструк-
ции смотрового устройства, что привело к отка-
зу от этого направления при разработке системы
наблюдения.
© в. а. Крамаренко, в. м. нестеренков, в. и. загорников, 2016
Электронно-лучевая сварка
6 2 - АВТОМАТИ ЕСКАЯ СВАРКА -
предлагаемая система отличается от ранее
разрабатываемых простотой и высокой степенью
унифицирования узлов. вся компоновка не требу-
ет внесения радикальных изменений в конструк-
цию электронно-лучевой пушки (Элп) (рис.1).
смотровая оптическая система устанавливается
в корпусе анодного блока пушки с максимально
приближенным к коаксиальному совмещению оси
электронного пучка с осью оптической системы.
в корпусе выфрезерована полость для разме-
щения механизма зеркал и подготовлено отвер-
стие для вала внешнего электромотора привода
зеркал. снаружи корпуса добавлено несколько
резьбовых отверстий для крепления навесных
блоков модуля видеонаблюдения. на плате меха-
низма зеркал 1 имеется ось 3, относительно ко-
торой вращается держатель зеркал 2 (рис. 2). в
режиме сварки зеркала выведены из лучевого ка-
нала пушки и не влияют на параметры сварки.
изображение в этом режиме отсутствует, а доступ
паров, напыляющих зеркала от свариваемых ма-
териалов, перекрыт. в режиме наладки зеркала
посредством вал-шестерни 5 электропривода и
зубчатого сектора 4 держателя зер-
кал 2 выставляются поперек оптиче-
ской оси светильника 6 и объектива
7. свет от светильника направляет-
ся своим зеркалом на свариваемый
участок изделия, а отражаясь другим
зеркалом, направляется вдоль опти-
ческой оси объектива и CсD-камеры.
Конструкция держателя зеркал пре-
дотвращает прямое попадание лучей
светильника в объектив CсD-камеры.
в этом режиме допускается вклю-
чение электронного пучка с силой
тока 0,8...1,5 ма, который проходит
через отверстие между зеркалами и
позволяет видеть подсвеченную точ-
ку в месте попадания пучка в свариваемую за-
готовку. при таком токе напыления зеркал прак-
тически не наблюдалось. Для предотвращения
напыления зеркал программа управления режима-
ми сварки блокирует попытки увеличить ток луча,
если зеркала не убраны из лучевого канала. Для
вращения держателя зеркал служит миниатюрный
электродвигатель 3 с вращающим моментом поряд-
ка 10 кг/см. К нему предъявляются требования по
отсутствию магнитного поля в нерабочем режиме и
хорошего теплоотвода в вакууме. Кроме того, схема
его управления должна предусматривать ограниче-
ние тока на уровне 120...150 % от номинального при
стопорении механизма на упоре и последующего от-
ключения питания. видеосистема выполнена в виде
съемного модуля, в котором могут меняться объек-
тивы в зависимости от поставленных требований.
объективы имеют электромеханический привод ре-
гулировки фокуса и диафрагмы, что позволяет легко
подстраивать качество изображения. сама CсD-ка-
мера помещена в герметичный корпус (рис. 3), ко-
торый с помощью накидной гайки крепится на кор-
пусе объектива. воздух, находящийся в боксе для
CсD-камеры, обеспечивает достаточный теплоо-
бмен электронной схемы с корпусом. Далее тепло
рассеивается на деталях корпуса объектива и Элп.
на рис. 4 и 5 показан модуль видеонаблюдения
в разрезе. в положении зеркал для наблюдения от-
крываются каналы в держателе зеркал для свето-
вого потока от светильника и к объективу. свето-
вой поток излучателя (белые стрелки) попадает на
зеркало 1 и направляется на участок зоны сварки.
изображение этой зоны (серые стрелки), отража-
ясь от зеркала 2, направляется в объектив. Углы
установки зеркал фиксированы и рассчитаны на
показ зоны сварки в диапазоне 50...500 мм от тор-
ца Элп. поток электронов от катода проходит че-
рез отверстие между зеркалами диаметром 5 мм и
на изображении в этом случае видна подсвеченная
точка встречи пучка с поверхностью металла.
рис. 1. Доработка корпуса анодного блока электронно-лучевой пушки
Эла 60/60
рис. 2. общий вид механизма привода зеркал (обозначения
см. в тексте)
Электронно-лучевая сварка
6 3 - АВТОМАТИ ЕСКАЯ СВАРКА -
перед началом сварочных работ зеркала убира-
ются из лучевого канала в сторону (поворот дер-
жателя зеркал составляет 40º). при этом линза
объектива перекрывается от попадания испарений
металла тыльной полукруглой частью держателя
зеркал, а линза светильника специальной пово-
ротной подпружиненной шторкой. о положении
зеркал на пульте управления сигнализируют два
светодиодных индикатора: красный — лучевой
канал перекрыт, ток пучка ограничен величиной
0,8...1,2 ма и зеленый — зеркала убраны, система
готова к сварке рабочим током.
в предлагаемом устройстве под отклоняющей
системой пушки расположены V-образно два ме-
таллических зеркала. одно из этих зеркал направ-
ляет луч света от осветителя на свариваемое изде-
лие, другое направляет в окуляр свет, отраженный
от поверхности изделия со свариваемым стыком
(см. рис. 4). в качестве зеркал использовались
шлифованные медные пластинки, так как исполь-
зование стеклянных зеркал затруднено из-за об-
разования на стекле статического электронного
заряда, искажающего электронный луч, а также
бликов, ухудшающих видимость.
на встроенном в корпус пушки фланце распо-
ложен закрепленный на консоли подвижный блок
зеркал (рис. 6). маятник блока, радиально переме-
щаясь с помощью реверсивного пьезодвигателя,
позволяет оперативно переходить от режима сле-
жения к режиму сварки. преимущество пьезопри-
вода — отсутствие магнитных полей при его ра-
боте. Фотообъектив и телекамера, изображение с
которой передается на монитор компьютера, обе-
спечивают пятикратное увеличение изображения
при контролируемой площади до 100 мм2 в зави-
симости от рабочего расстояния.
предлагаемая система наблюдения позволила ре-
ализовать сварку в труднодоступных местах, отрабо-
тать технику Элс ответственных тонкостенных де-
талей с кольцевыми швами. некоторые из этих швов
заглублены в тело деталей до 200 мм.
1. оборудование для электронно-лучевой сварки / а. и.
чвертко, о. К. назаренко, а. м. святский [и др.]. – К.:
наукова думка, 1973. – 407 с.
2. Шиллер з. Электронно-лучевая технология / з. Шиллер,
У. гайзиг, з. панцер; пер. с нем. – м.: Энергия, 1980. –
C. 528.
3. наблюдение процесса электронно-лучевой сварки и ав-
томатическое слежение за стыком / о. К. назаренко, в. и.
Шаповал, г. а. лоскутов [и др.] // автоматическая свар-
ка. – 1993. – № 5. – с. 35–38.
поступила в редакцию 11.04.2016
рис. 3. общий вид корпуса CсD-камеры
рис. 4. поперечное сечение оптической системы наблюдения
рис. 5. общий вид системы наблюдения с механизмом пово-
рота зеркал
рис. 6. общий вид подвижного блока зеркал: 1 — корпус ви-
деомодуля; 2 — зеркала; 3 — поворотный корпус зеркал; 4 —
пьезокартридж; 5 – поверхность пьезопривода
|