HÀN - KIỂM TRA NGHIỆM THU CÁC MÁY HÀN CHÙM TIA ĐIỆN TỬ - PHẦN 3: ĐO CÁC ĐẶC TÍNH DÒNG TIA
Welding - Acceptance inspection of electron beam welding machines - Part 3: Measurement of beam current charateristiscs
Lời nói đầu
TCVN 8920-3 : 2012 hoàn toàn tương đương ISO 14744-3 : 2000.
TCVN 8920-3 : 2012 do Viện Nghiên cứu Cơ khí - Bộ Công Thương biên soạn, Bộ Công Thương đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
Bộ tiêu chuẩn TCVN ISO 14744, Hàn - Kiểm tra nghiệm thu các máy hàn chùm tia điện tử, gồm các phần sau:
TCVN 8920-1:2012 (ISO 14744-1:2008), Phần 1: Nguyên tắc và điều kiện nghiệm thu
TCVN 8920-2:2012 (ISO 14744-2:2000), Phần 2: Đo đặc tính điện áp gia tăng
TCVN 8920-3:2012 (ISO 14744-3:2000), Phần 3: Đo các đặc tính dòng của tia
TCVN 8920-4:2012 (ISO 14744-4:2000), Phần 4: Đo tốc độ hàn
TCVN 8920-5:2012 (ISO 14744-5:2000), Phần 5: Đo độ chính xác chuyển động
TCVN 8920-6:2012 (ISO 14744-6:2000), Phần 6: Đo độ ổn định của vị trí vết
HÀN - KIỂM TRA NGHIỆM THU CÁC MÁY HÀN CHÙM TIA ĐIỆN TỬ - PHẦN 3: ĐO CÁC ĐẶC TÍNH DÒNG TIA
Welding - Acceptance inspection of electron beam welding machines - Part 3: Measurement of beam current charateristiscs
Tiêu chuẩn này áp dụng cho các máy hàn chùm tia điện tử tuân theo TCVN 8920-1:2012 (ISO 14744-1:2008), để đo các đặc tính dòng của chùm tia trong kiểm tra nghiệm thu. Tiêu chuẩn này cung cấp thông tin quan trọng về qui trình đo và thiết bị đo.
Dòng của chùm tia là thông số quan trọng trong hàn chùm tia điện tử. Khi dòng của tia va đập trên chi tiết gia công (hàn), nó cần ổn định và có tính lặp lại trong các giới hạn ngắn hạn và dài hạn đã cho. Mục tiêu của phép đo là kiểm tra xem các biến đổi về dòng của tia có ở trong các giới hạn này hay không.
Tài liệu viện dẫn sau là cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu không có năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả bổ sung sửa đổi.
TCVN 8920-1:2012 (ISO 14744-1 : 2008) - Hàn - Kiểm tra nghiệm thu các máy hàn chùm tia điện tử - Phần 1: Nguyên tắc và điều kiện nghiệm thu.
Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:
3.1. Dòng của tia (beam current):
Dòng được tạo ra bởi tổng số các điện tử có gia tốc trước khi va đập vào chi tiết gia công, được đo ở khoảng cách gần tương đương như khoảng cách gia công.
CHÚ THÍCH: Mặc dù dòng này thấp hơn dòng điện tử phát ra từ các catot, nhưng nó là yếu tố quyết định đến qui trình hàn.
4.1. Yêu cầu chung
Dòng của tia được đo ở các mức qui định bao hàm toàn bộ phạm vi công suất của máy hàn.
Vì không có ống dẫn cứng nên phải sử dụng chén Faraday để thu gom tất cả các điện tử phát ra từ catot và làm cho chúng phóng xuống đất qua một bộ cản có công suất đã cho (xem Hình 1). Bộ cản phải đảm bảo.
a) chịu được tải nhiệt ngay cả khi công suất của chùm tia cao trong một thời gian bằng nhiều lần thời gian đo;
b) phòng ngừa được tới mức có thể sự rò của các điện tử sơ cấp và thứ cấp và hơi nạp.
Chú dẫn
1. Chùm tia điện tử | 4. Lớp cách điện | 7. Cáp chống nhiễu đến máy hiện sóng |
2. Chén Faraday | 5. Bàn gia công | 8. Đầu dẫn cáp qua vách buồng gia công |
3. Lỗ của chén Faraday | 6. Bộ cản |
|
Hình 1 - Sơ đồ đo dòng của chùm tia khi sử dụng chén Faraday
4.2. Chén Faraday và các đầu nối điện
Hình 2 và Bảng 1 giới thiệu các kích thước cho thiết kế các chén Faraday bằng đồng đối với các công suất khác nhau của chùm tia tới 30kW, các kích thước này có thể được làm thích hợp với các yêu cầu trong thực tế. Đối với các công suất của chùm tia trên 15kW, chén Faraday cần được làm mát bằng nước.
Bảng 1 - Chén Faraday (tiếp theo)
Giá trị tính bằng milimét
Điện áp gia tăng lớn nhất, kV | Công suất lớn nhất của chùm tia, kW | d1 | D | I | L | n x d2 |
60 | 15 | 6 | 100 | 90 | 220 | 10 x 6 |
60 | 30 | 10 | 170 | 270 | 445 | 10 x 10 |
150 | 6 | 6 | 100 | 100 | 200 | 10 x 6 |
150 | 30 | 10 | 100 | 300 | 500 | 10 x 10 |
CHÚ THÍCH 1 - Kích thước d1 nên giữ đủ nhỏ để thích hợp với chùm tia điện tử được điều chỉnh tiêu cự bao gồm cả chùm tia có diềm, trong khi vẫn phòng ngừa được sự rò rỉ điện tử.
Chú dẫn
1. Ta điện tử | 2. Đồng | 3. Lớp cách điện bằng gốm |
Hình 2 - Bộ chén Faraday
CHÚ THÍCH 2: Các lỗ xung quanh chén Faraday cho phép thoát nhanh hơi kim loại trong khi tránh sự rò rỉ điện tử.
Chén Faraday phải được cách điện với bàn gia công bằng lớp cách điện gốm.
Bộ cản phải được nối giữa chén Faraday và đất ở khoảng cách có hiệu quả để phòng ngừa chén bị ảnh hưởng của nhiệt. Như đã nêu trên Hình 1, cáp chống nhiễu được nối với dụng cụ đo thông qua đầu nối cáp trong vách buồng gia công.
5.1. Yêu cầu chung
Các phép đo phải được thực hiện với máy hàn được chỉnh đặt theo qui định trong 6.2 của TCVN 8920-1:2012 (ISO 14744-1:2008).
5.2. Tổn thất của dòng
Dòng của chùm tia đi vào chén Faraday phải được đo và so sánh với dòng phát ra (nghĩa là dòng định mức của chùm tia). Các sai lệch quá lớn chỉ ra sự định vị không chính xác của chùm tia điện tử so với đường kính của lỗ chén Faraday d1 hoặc sai số điều chỉnh trong nguồn chùm tia cần được điều chỉnh. Đối với tất cả các quá trình vận hành khi sử dụng chén Faraday, chùm tia điện tử phải được hội tụ ở tâm của lỗ chén (xem Hình 2). Các thông số của chùm tia và vị trí của chén Faraday phải được điều chỉnh để đạt được điện áp kiểm tra lớn nhất trước khi thử.
5.3. Đo độ gợn sóng
Phải dùng một máy hiện sóng để xác định phạm vi lớn nhất (giá trị đỉnh tới đỉnh) của giá trị tức thời U'b của điện áp kiểm tra Ub.
Sai lệch theo phần trăm được tính toán như sau:
x 100
Trong đó U'bmax, U'bmin và Ub là các giá trị lớn nhất, nhỏ nhất và trung bình được quan sát trong thời gian quan sát (xem Hình 3).
5.4. Đo độ ổn định
Điện áp trung bình phải được ghi liên tục trong thời gian vận hành đã cho khi sử dụng dụng cụ loại trừ được độ gợn sóng.
Độ sai lệch theo phần trăm phải được tính toán như sau:
x 100 hoặc x 100
Chọn giá trị nào lớn hơn, trong đó Ubmax, Ubmin là các giá trị trung bình lớn nhất và nhỏ nhất quan sát được và Ub là giá trị ban đầu.
5.5. Đo độ lặp lại
Dòng tia phải bật lên và phải đo điện áp kiểm tra trung bình khi dùng dụng cụ đo độ gợn sóng giới hạn.
Dòng qui định của tia phải được tắt và bật vài lần và ghi lại các điện áp kiểm tra trung bình tương ứng.
Độ lặp lại phải được tính toán như sau:
x 100 hoặc x 100
Chọn giá trị nào lớn hơn, trong đó Ubmax và Ubmin là các giá trị trung bình lớn nhất và nhỏ nhất quan sát được và Ub là giá trị ban đầu.
Hình 3 - Chỉ thị trên màn hình cho việc đo độ gợn sóng của dòng tia
Vấn đề thường hay gặp nhất, đặc biệt là khi đo các dòng chùm tia cao là độ dao động cao của tần số của chùm tia trên được biểu hiện trên màn hình, độ dao động này gắn liền với diện tích nung nóng quá lớn ở đáy của chén Faraday. Vấn đề này được khắc phục một cách tốt nhất bằng cách duy trì thời gian đo ngắn và đo các khoảng thời gian làm mát dài hoặc nếu có thể, sử dụng chén Faraday được làm mát bằng nước.
Các giá trị đo được của độ gợn sóng, độ ổn định và độ lặp lại phải được đánh giá bằng so sánh chúng với các sai lệch giới hạn qui định trong TCVN 8920-1:2011 (ISO 14744-1:2008).