Особенности моделирования распределения энергии электронного пучка для процесса электронно-лучевой сварки

Особенности моделирования распределения энергии электронного пучка для процесса электронно-лучевой сварки

Автор: Курашкин С.О., Серегин Ю.Н., Мурыгин А.В., Петренко В.Е.

Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau

Рубрика: Технологические процессы и материалы

Статья в выпуске: 2 т.21, 2020 года.

Бесплатный доступ

Распределение энергии электронного пучка путем использования различных траекторий сканирования влияет на формирование сварного шва, что связано с качеством сварного соединения. Экспериментальные исследования авторов статьи показали, что наилучшее качество сварных соединений дает сканирование электронного пучка в виде растровой формы; поэтому для процесса электронно-лучевой сварки предложены траектории классического растра и усеченного растра. При исследовании в этом направлении авторами обнаружена следующая закономерность: при увеличении амплитуды сканирования вдоль стыка парогазовый канал проплавления трансформируется в устойчивую полость, по передней стенке которой происходит плавление металла, а по боковым стенкам - его перенос в хвостовую часть сварочной ванны. Обнаруженный эффект образования полости проплавления необходимо исследовать при электронно-лучевой сварке различных материалов и толщин. Для этого должна быть создана аппаратура, реализующая сканирование в виде различных растров. Для повышения качества процесса электронно-лучевой сварки предложены траектории классического и усеченного растра поперек стыка. Для этих траекторий сканирования получены аналитические выражения и семейства расчетных характеристик плотности распределения энергии электронного пучка по пятну нагрева. Моделирование форм осцилляции электронного пучка в виде усеченного растра поперёк стыка даёт возможность получить двугорбое распределение энергии пучка на поверхности детали по пятну нагрева. Полученные характеристики позволяют более осмысленно подходить к оптимизации процесса электронно-лучевой сварки различных материалов. (Русскоязычная версия представлена по адресу https://vestnik.sibsau.ru/articles/?id=677)

Еще

Электронно-лучевая сварка, моделирование, технологические параметры, электронный пучок, оптимизация, распределение энергии

Короткий адрес: https://sciup.org/148321973

IDR: 148321973   |   DOI: 10.31772/2587-6066-2020-21-2-266-273

Список литературы Особенности моделирования распределения энергии электронного пучка для процесса электронно-лучевой сварки

  • Rykalin N. N., Zuev I. V., Uglov A. A. Osnovy elektronno-luchevoy obrabotki materialov [Fundamentals of electron beam processing of materials]. Moscow, Engineering, Publ., 1978, 239 p.
  • Sobko S. A., Kulikov V. A. Sposob kontrolya elektronno-luchevoy svarki [The method of control of electron-beam welding]. Available at: http://www.freepatent.ru/patents/2495737 (accessed 13.05.2020).
  • Shcherbakov A. B., Rodyakina R. V., Novokre-schenov V. V., Lastovirya V. N. Sistemy upravleniya elektronno-luchevykh ustanovok [Technology of material processing. Equipment of electron-beam complexes]. Moscow, Yurayt Publ., 2018, P. 114-130.
  • Akopianc K. S., Nesterenko V. M. [Electron-beam welding of steels up to 600 m thick with longitudinal oscillations of the beam]. Avtomaticheskaya svarka. 2002, No. 9, P. 3-5 (In Russ.).
  • Ohmine M., Hiramoto S., Jamane J. Fundamental study on the plused electron beam welding // Intern. Inst. of Welding; Doc. IV-348-83 - S. I. 1983, 13 p.
  • Belenkiy V. Ya. [Scanning of an electron beam along an x-shaped trajectory as a means of reducing defects in the root of a weld in EBW]. Avtomaticheskaya svarka. 1986, No. 9, P. 35-37. (In Russ.).
  • Barishev M. S., Redchic A. A. [Optimization of welding modes by oscillating electron beam]. Tez. dok-ladov 4-y Vserocs. soyuz. konferentsii po svarke tsvetnykh metallov [Abstracts of the 4th. Rus. Union Conf. on welding of non-ferrous metals]. 1990, 34 p. (In Russ.).
  • Zenker R. Electron beam surface treatment and multipool welding - state of the art. Proceedings of the EBEAM 2002. International Conference on High-Power Electron Beam Technology. 2002, P. 12-1-12-5.
  • Shilov G. A., Akopianc K. S., Kasatkin O. O. [Influence of the frequency and diameter of the circular scan of the electron beam on the penetration in EBW]. Avtomaticheskaya svarka. 1983, No. 8, P. 25-28 (In Russ.).
  • Akopianc K. S., Emchenko-Ribko A. V., Neporo-hin V. Yu., Shilov G. A. [Prevention of the formation of root defects in EBW with non-penetration of up to 60 mm depth]. Avtomaticheskaya svarka. 1989, No. 4, P. 30-34 (In Russ.).
  • Komiro Y., Punshon C. S., Gooch T. G., Blakaley P. S. Effects of process parameters on centerline solidification in EB weld. Metal Constr. 1986, No. 2, P. 104-111.
  • Vasil'ev A. M., Goncharov V. A., Krivkov B. G., Solyankin V. V., Sharonov N. I. [Electronic beam control device by welding]. Sudostroitel'naya promyshlennost'. Seriya Svarka. 1988, No. 6, С. 11-12 (In Russ.).
  • Mara C. l., Funk E. R., McMaster R. C., Pence P. E. Penetration mechanism of electron beam Welding and spiking phenomenon. Welding Journal. 1974, Vol. 53, No. 6, С. 246-251.
  • Beraud N., Vignat F., Villeneuve F., Dendievel R. New trajectories in Electron Beam Melting manufacturing to reduce curling effect. Proceedings of the 47th CIRP Conference on Manufacturing Systems. 2014, P. 738-743.
  • Seregin Yu. N., Laptenok V. D., Uspenskiy N. V., Nikitin V. P. [Experimental research on the optimization of the technology of electron-beam welding of aluminum alloys]. Tekhnologii i oborudovanie ELS-2011. 2011. P. 71-80 (In Russ.).
  • Seregin Yu. N., Laptenok V. D., Murygin A. V., Bocharov A. N. Experimental research on electron-beam welding technology with a scanning electron beam. 21st Int. Sci. Conf. Resetnev Readings-2017. 2019, Vol. 467, 8 p.
  • Venttsel' Ye. S. Teoriya veroyatnostey [Probability theory]. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1999, 576 p.
  • Kurashkin S. O., Laptenok V. D., Murygin A. V., Seregin Yu. N. Analytical characteristics of the electron beam distribution density over the heated spot for optimizing the electron-beam welding process. Welding in Russia 2019: State-of-the-Art and Perspectives. 2019, Vol. 681, 7p.
  • Kurashkin S. O., Seregin Yu. N., Tynchenko V. S., Petrenko V. E., Myrugin A. V. [The program for the formation of the scanning path of the electron beam in the form of a sine wave in electron beam welding]. Certificate of state registration of a computer program № 2020611327. 2020.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp