Электронный источник для сварки

 

Изобретение относится к устройствам для лучевой обработки материа .лов и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, например для газоразрядных электронно-лучевых пушек с плазменным эмиттером, основанным на извлечении электронов из прикатодной области газового разряда . Цель изобретения - повышение качества сварки особенно в импульсном режиме. Для этого на внешнюю noверхность катода со стороны рабочего торца, образованного встречными относительно продольной оси конусами, своим меньшим основанием насажен усеченный конус из .материала с низкой магнитной проницаемостью, который с внешней поверхностью полого катода образует острый угол об , эмиттерный катод 3 со стороны полого катода снабжен кольцевым элементом 16 концентричным его эмиссионному отверстию и образующим радиальный лабиринт с входом со стороны отверстия и выходами за анодом, в котором со стороны рабочего отверстия также выполнен лабиринт из сообщающихся между собой радиальных пазов и сквозных отверстий . Рабочая поверхность кольцевого элемента эмиттерного катода выполнена из материала с высокой магнитной проницаемостью и в сечении имеет форму капли, узкая часть которой направлена в сторону эмиссионного отверстия , 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Н 01 1 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4219814/25 (22) 02,04.87 (46) 23.06.93. Бюл. Г 23 (72) A.A.Àãååâ, С.Д.Братчук и И.Н.Кохан (56) Авторское свидетельство СССР

И 456322, кл. Н 01 J 3/04, 3/02, ;1975 °

Авторское свидетельство СССР

М 551948, кл. Н 01,1 3/04, 3/02, 1983. (54) ЭЛЕКТРОННЫЙ ИСТОЧНИК ДЛЯ СВАРКИ (57) Изобретение относится к устройствам для лучевой обработки материа,лов и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, например для газоразрядных электронно-лу.чевых пушек с плазменным эмиттером, основанным на извлечении электронов из прикатодной области газового разряда. Цель изобретения - повышение качества сварки особенно в импульсном режиме. Для этого на внешнюю поИзобретение относится к устройствам для лучевой обработки материалов, например для газоразрядных электронно-лучевых пушек с плазменным эмит.тером, основанным на извлечении электронов из прикатодной области газового разряда, и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства.

В гаэоразрядных электронных источниках, выполненных на основе разрядной системы типа Пеннинга, извлече„„Я „„1480645 А1 верхность катода со стороны рабочего торца, образованного встречными относительно продольной оси конусами, своим меньшим основанием насажен усеченный конус из .материала с низкой . магнитной проницаемостью, который с внешней поверхностью полого катода образует острый угол с6, эмиттерный катод 3 со стороны полого катода снабжен кольцевым элементом 16 кон-центричным его эмиссионному отверстию и образующим радиальный лабиринт с входом со стороны отверстия и выходами за анодом, в котором со стороны рабочего отверстия также выполнен лабиринт из сообщающихся между собой

° Р радйальных пазов и сквозных отверстий. Рабочая поверхность кольцевого элемента эмиттерного катода выполнена из материала с высокой магнитной проницаемостью и в сечении имеет фор9 му капли, узкая часть которой направлена в сторону эмиссионного отверстия, 1 з.п. ф-лы, 2 ил. ние электронов производится из плазмы через анодное или катодное отверстие. Под действием ускоряющего напряжения граница плазмы в области токоотбора по мере роста величины ускоряющего напряжения перемещается в направлении извлекаемого луча, изменяя геометрию электронно-оптической системы. Так как положение границы токоотбора не постоянно в процессе ра» боты, а в критическом случае может произойти ее разрыв, условия формиро1480645

40 вания пучка изменяются, что приводит к изменению его геометрии.

Цель изобретения - улучшение качества сварки в импульсном режиме путем повышения стабильности параметров электронного луча эа счет стабилизации границы плазмы в разрядном объеме.

На фиг.l представлен общий вид электронного источника; на фиг.2узел I фиг.1, где I-I продольная ось предлагаемого источника для сварки.

Электронный источник для сварки состоит из корпуса с размещенными в нем через изолятор 2 эмиттерным катодом 3, выполненным из материала с высокой магнитной проницаемостью, и расположенным против него через изолятор 4 полым катодом 5 также из материала с высокой магнитной проницаемостью. Между катодами 3, и 5 изолированно от них закреплен анод 6;

Система электропитания 7 содержит источник 8 возбуждения разряда 9, источник 10 ускоряющего напряжения, источник l1 питания электромагнитной катушки 12, закрепленный в корпусе 1 концентрично полому катоду 5. Рабо" чий торец 13 полого катода 5 образован встречными относительно его продольной оси 1 - 1 конусами А, Б (фиг.2) . На внешнюю поверхность полого катода 5 меньшим основанием насажен усеченный конус 14 из материала с низкой магнитной проницаемостью, который с внешней поверхностью полого катода 5 образует острый угол ю .

На эмиттерный катод 3 со стороны полого катода 5 установлен концентрично эмиссионному отверстию 15 кольцевой элемент 16, который образует ра5 l0

4 лена в сторону эмиссионного отверстия 15. Катушка 12, размещенная в зоне охлаждения источника со стороны изолятора 4, граничит с магнитопрово-, дом 27, выполненным в виде перфорированного диска, по периферии которого вдоль катушки 12 установлены стойки

28 из материала с высокой магнитной проницаемостью. Стрелками указаны на" правления движения молекул рабочего (плазмообразующего) газа, пунктирными линиями - силовые линии магнитного поля, - острый у.гол между силовыми линиями магнитного поля и конусной поверхностью усеченного конуса 14.

Электронный источник работает следующим образом.

Устанавливают источник на установку, из которой. производят откачку.

Через полый катод 5 подают газ, часть которого участвует в образовании плазмы, другая часть по мере продвижения по газоразрядной камере растекается по зазору между полым катодом

5 и анодом б по паэам 22, зазору между -анодом 6 и кольцевым элементом !6, лабиринту 17 и эмиссионному отверс" тию 15. Величины зазоров и лабиринты подбираются экспериментально и обеспечивают равномерное распределение давления рабочего газа в разрядной камере. Из зазора между катодом 5 и анодом 6 по отверстиям 23 часть газа, не участвующая в образовании разряда, откачивается. Из лабиринта 17 чере4 отверстие 18 и пазы 22, через отверстия 23 и зазор между анодом 6 и кольцевым элементом 16 гаэ поступает в за анодную зону, где через отверстия 19, 20 поступает в откачную систему установки. Тем самым через

50 диальный лабиринт 17 с входом со стороны этого отверстия и выходами через отверстия 18 за анодную зону и далее через отверстия 19, 20 в камеру установки (не показано), В стенке анода

6 со стороны рабочего отверстия закреплены шайбы 21, образующие выполненными в них радиальными пазами 22 и сквозными отверстиями 23, сообщающимися между собой, лабиринт, !!од эмиттерным катодом 3 концентрично ему на корпус 1 установлен извлекаю- щий электрод 24. Рабочая поверхность

25 кольцевого элемента 16 выполнена из материала с высокой магнитной проницаемостью и в сечении имеет форму капли, узкая часть 26 которой направэмиссионное отверстие 15 откачивается незначительное количество газа, что способствует повышению электрической прочности источника в зоне противостояния эмиттерного катода 3 и извлекающего электрода 24. При получении требуемого давления в газоразрядной камере электронного источника включают источник 11 катушки

12, создается магнитный поток, который проходит по замкнутому магнитопроводу 27, стойкам 28, эмиттерному катоду 3 и кольцевому элементу 16 в седловину его, оттуда магнитные линии замыкаются на узкой .части 26 капли рабочей поверхности 25 кольцевого элемента lá. С противоположной сто5 14806 роны рабочей поверхности 25 магнитный поток замыкается на острую кромку торца 13 полого катода 5, при этом

1 магнитные линии пересекают поверх- ность усеченного конуса 14 под углом.

Известно, что в дугах при низком давлении движение катодных пятен не подчиняется. закону Ампера, поэтому в продольном магнитном поле в случае 1р выполнения внешнего торца катода под углом к его оси образующиеся при дуговых пробоях катодные пятна перемещаются к оси.катода. После включения источника 8 происходит возбуждение разряда 9. Стабилизация горения разряда 9 и положения его плазмы в газоразрядной камере происходит за счет описанного выше расположения магнитных линий и движения катодных пятен. 20

Расположение магнитных .линий между полым катодом 5 и рабочей поверхнос. тью 25 кольцевого элемента. 16 способствует лучшему контрагированию разряда 9 вдоль оси, а создание магнит- 25 ной ямы в районе эмиссионного отверстия 15 (между узкой частью 26 и седловиной эмиттерного катода )) способствует стабилизации границы разряда

9 в зоне токоотбора. Затем включают Щ источник 10 и при помощи извлекающего электрода 24 через эмиссионное отверстие 15 происходит вытягивание и ускорение электронного луча.

2. Источник по и.1, о т л и ч аю шийся тем, что рабочая поверх-, ность кольцевого элемента эмиттерного катода выполнена в виде вставки из материала с высокой магнитной проницаемостью и в сечении имеет форму

40 капли, узкая часть которой направлена в сторону эмиссионного отверстия.

Формула изобретейия

1. Электронный источник для сварки с продольным извлечением частиц из отражательного разряда, содержащий корпус с размещенными в нем эмиттерным катодом из материала с высокой магнитной проницаемостью и расположенным против него полым катодом также из материала с высокой магнитной проницаемостью, анод и извлекающий электрод, каждый из которых связан с соответствующим источником питания, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества сварки в импульсном режиме путем повышения стабильности параметров электронного луча за счет стабилизации границы плазмы в разрядном объеме, на внешнюю поверхность полого катода со стороны рабочего торца, образованного встречными относительно продольной оси конусами, своим меньшим основанием насажен усеченный конус из материала с низкой магнитной проницаемостью, который с внешней поверхностью полого катода образует острый угол, эмиттерный катод со стороны полого катода снабжен кольцевым элементом, концентричным его эмиссионному отверстию и образующим радиаль" ный лабиринт с входок со,стороны этоФ

ro отверстия и выходами за анодом, в котором со стороны рабочего отверстия также выполнен лабиринт из сообщающихся между собой радиальных пазов и сквозных отверстий.

3 480645

l if

Составитель В. Волчков

Редактор В.Трубченко Техред И.йорг@итал Корректор M.Керецк ан, ° е е ав е ЕЕ .Е ЕЕ ЕЕЕЕЮЕЬем%еееЧееав4ев4ваеаЕ4ваевюеюэ е 1мюагюеюю еее юеаю . Закаа 2378 Тираж -."- Подписное

ВНИИПИ Государственного кс@ютета но изобретениям и открытиям при-ГКНТ СССР 113Щ, Москва, Й-35, Рауаскал наб., д. 4/5 е ЬФеюеееб ай| ааФФа@ айФЮФ4ФРЭ4 ° ааеаа@аФИ« @@ @@ @@ф ф «Ваа аф@Е йроиэаодстеенно-нздатмьскнй комбинат ЧЬтент", r. ужгород, ул. Гагарина,,101