Электронные сварочные пушки

Источником тепла при электронно-лучевой сварке является энергия потока ускоренных электронов.

В электронно-лучевых установках электронный луч генерируется и управ­ляется с помощью электронно-оптической системы, называемой электронной пуш­кой.

Существует несколько систем электронных пушек: наиболее простыми являются пушки, в которых электронный пучок формируется только с по­мощью прикатодного электрода, а анодом является изделие

Недостатками такой пушки являются малое расстояние между пушкой и изделием, недостаточная плотность энергии и отсутствие ее регулирова­ния и т. п.

Несколько более лучшие характеристики имеют пушки, в конструкции кото­рых имеется ускоряющий электрод, находящийся под потенциалом изделия.

Применение ускоряющего электрода с отверстием для прохождения пучка электронов позволяет увеличить расстояние между катодом пушки и сваривае­мым изделием, что облегчает наблюдение за процессом сварки, уменьшает опас­ность электрических пробоев и т. п.

Наиболее совершенными являются пушки с комбинированной электроста­тической и электромагнитной фокусировкой пучка. Пушка состоит из катода прикатодного электрода, ускоряющего электрода-анода и электромагнитной фокусирующей системы.

Катоды электронных пушек должны удовлетворять ряду требований: они должны обладать высокими эмиссионными свойствами, устойчиво работать в усло­виях вакуума, используемого при сварке, иметь достаточную долговечность и др.

Конструктивно катоды сварочных электронных пушек выполняют прямонакальными и с косвенным подогревом.

Прямонакальные катоды более просты в изготовлении, но имеют ряд недостатков: трудно обеспечить правильную геометрическую форму эмитирующей поверхности, изменяется форма пучка и др. Катоды с косвенным подогревом имеют более равномерную плотность эмиссии и более долговечны. В некоторых конструкциях сварочных пушек используют подогревные катоды из гексаборида лантана.

Эмиссионные свойства катода из гексаборидлантана превосходят все извест­ные высокотемпературные катоды. Такие катоды достаточно долговечны и при нормальной эксплуатации срок службы их составляет 250—300 ч. Для нагрева боридлантановых катодов до рабочей температуры 1400—1650 °С используются вольфрамовые подогреватели. В сварочных пушках используются сменные катоды из боридлантана с различными диаметрами активной поверхности (3,0; 4,2; 4,75 мм). Такой выбор катодов обеспечивает диапазон мощностей от нескольких ватт до 10—12 кВт.

Однако при движении электронного пучка к изделию после выхода из меж­электродного пространства, где отсутствует фокусирующее электростатическое поле, поперечное сечение его увеличивается вследствие расталкивающего дейст­вия одноименных зарядов электронов. Для того чтобы создать необходимую плот­ность энергии в электронном пучке, заряды дополнительно фокусируют вторичной фокусирующей системой.

Вторичной фокусирующей системой сварочных пушек являются электромаг­нитные линзы, выполненные в виде катушки из достаточно большого числа вит­ков; линза размещается в железном экране особой формы. Наличие электромаг­нитной фокусирующей линзы дает возможность получить острую фокусировку луча в месте сварки, и, кроме того, плотность энергии в луче или диаметр пучка с помощью магнитных линз можно менять в широких пределах путем изменения напряженности магнитного поля линзы.

Отклоняющие системы, используемые в электронно-лучевых пушках, предназначены для отклонения луча на заданное расстояние и для точной уста­новки его на кромки свариваемого изделия.

Перемещение электронного луча по изделию может быть осуществлено раз­личными способами: путем механического перемещения изделия под электронным лучом, перемещением пушки или изменением угла наклона ее, воздействием маг­нитных или электрических полей на электронный луч. В последних конструкциях электронных пушек получили большое применение электромагнитные отклоняю­щие системы.

Поиск по сайту: