Вторично-эмиссионные системы слежения применяются только при наличии явного стыка, либо его заменяющей клиновидной канавки на поверхности металла. Изготовление сварных конструкций, имеющих замкнутую поверхность, сопряжено с определением положения середины “скрытого” стыка. Так, при сварке тавровых соединений со стороны листа необходимо контролировать положение оси ребра, находящегося под листом. Стык между листом и ребром, невидимым со стороны листа, называют “скрытым” стыком.
Для контроля положения середины “скрытого” стыка изделий из немагнитных металлов разработан специальный прибор. Работа прибора основана на сочетании цифрового интегрирующего метода измерения с токовихревым методом контроля . Для этого используется дифференциальный токовихревой преобразователь ТВП накладного типа, собранный на Ш-образном магнито-проводе из ферромагнитного материала. Преобразователь содержит три обмотки, причем питающая обмотка расположена на среднем стержне, измерительные — на крайних стержнях. Питающая обмотка подключена к выходу генератора синусоидального напряжения, а измерительные — ко входам дифференциального усилителя ДУ. Разностное напряжение на выходе ДУ определяется смещением оси ТВП относительно середины “скрытого” стыка, так как при несовпадении этих осей возникает асимметрия магнитного поля преобразователя. В результате этого амплитуда напряжения на одной обмотке возрастает, а на другой — уменьшается. Разность напряжений измерительных обмоток после усиления подается на синхронный детектор СД, управляемый сигналом с выхода того же ГСП. Постоянная составляющая про-детектированного напряжения выделяется фильтром нижних частот ФНЧ и преобразуется в цифровой эквивалент аналого-цифровым преобразователем АЦП. Величина и знак выходного сигнала АЦП соответствуют значению и направлению смещения оси ТВП и середины “скрытого” стыка. При совпадении измеренное АЦП напряжение равно нулю. Этот признак используется для управления искровым разрядником, который маркирует на поверхности изделия положение середины “скрытого” стыка.
Для контроля положения оси невидимой контактной площадки в сотовой конструкции из немагнитных материалов создана система контроля “Стык-3″, которая состоит из токових-ревого датчика, первичного преобразователя сигнала и персонального компьютера. Результаты измерений непрерывно отображаются на дисплее. В контролируемой сотовой конструкции толщина листа может достигать 2 мм, а расстояние между контактами — не менее 15 мм. Контроль и автоматическое регулирование процесса электронно-лучевой сварки. Сопровождающие электронно-лучевую сварку электромагнитное излучение и вторичная эмиссия заряженных частиц могут быть использованы для контроля и автоматического регулирования процесса сварки. Рентгеновское и световое излучения несут непосредственную информацию о состоянии поверхности сварочной ванны, а радио- и СВЧ-излучения — косвенную, усредненную информацию о поведении сварочной ванны. Практически для контроля и регулирования процесса сварки может быть использовано лишь рентгеновское излучение. Однако системы контроля и регулирования процесса электронно-лучевой сварки с использованием рентгеновских датчиков для промышленного применения пока не разработаны.
Поток вторично-эмиссионных заряженных частиц, возникающих при ионизации пара электронным пучком, имеет определенную информацию о состоянии поверхности паро-динамического канала в сварочной ванне. Для приема части потока частиц применяют обычно кольцевые металлические пластины (коллекторы) открытого типа и закрытого , устанавливаемые со-осно с электронным пучком над зоной сварки. Разделение вторичных электронов и ионов осуществляется подачей на коллектор соответственно положительного или отрицательного электрического потенциала Е— 80…200 В.
Экспериментально установлена сильная зависимость от уровня фокусировки электронного пучка мощностью до 5 кВт частоты пульсаций как ионного, так и электронного токов вторичной эмиссии. Так, при изменении фокусировки электронного пучка постоянной мощности частота пульсаций ионного тока прямо пропорциональна глубине проплавле-ния, а при изменении мощности пучка с неизменной фокусировкой или скорости сварки — обратно пропорциональна.
В ИЭС им. Е. О. Патона разработан прибор для стабилизации уровня фокусировки электронного пучка при сварке металлов толщиной менее 30 мм (в комплекте с коллектором ионов ОЛ139). Прибор предназначен для работы вместе с энергоблоком (30 кВ); также возможно его использование с энергоблоками ЭЛА. В состав прибора входит источник тока фокусирующей линзы сварочной пушки и имитатор сигналов ионного тока. Прибор имеет два основных режима работы — ручной и автоматический. В ручном режиме оператор устанавливает силу тока фокусирующей линзы пушки и в процессе сварки контролирует уровень фокусировки электронного пучка по частоте ионного тока. В автоматическом режиме в процессе сварки фокусировка пучка автоматически поддерживается на заданном уровне. При этом компенсируются нарушения уровня фокусировки пучка относительно поверхности свариваемого изделия, вызванные изменением расстояния между сварочной пушкой и изделием, износом катода пушки, нестабильностью электрических параметров энергоблока (например, ускоряющего напряжения) и др.
Контроль положения фокуса электронного пучка. В Институте электросварки им. Е. О. Патона разработан новый метод непосредственного определения положения фокуса тонкого аксиально-симметричного электронного пучка высокой мощности. Метод является модификацией известного метода прямого края пластины и обеспечивает высокую точность контроля и большую долговечность датчика при мощности электронного пучка менее 100 кВт. На основе этого метода контроля создано устройство “Дельта-1″, состоящее из датчика и электронного блока Датчик располагается в вакуумной камере на расстоянии 20…40 мм от оси электронного пучка. Устройство измеряет диаметр электронного пучка при импульсном его отклонении на датчик. Минимальный диаметр электронного пучка соответствует его фокусировке на уровне датчика. Контроль диаметра электронного пучка можно осуществлять и во время технологического процесса (сварка, резка, наплавка, обработка) без нарушения его качества.
