Газоразрядная электронная пушка для термообработки цилиндрических изделий

 

Изобретение относится к газоразрядным электронным пушкам с холодным катодом и предназначено для сварки, пайки, отжига и других термических процессов. Цель изобретений - повышение эффективьости за счет обеспечения возмохн1;си1 азимутального отклонения зг «тронов дискового электронного пучка s плоскости симметрии электродов пушки. Пушка содержит холодный кольцевой катод 1, имеющий вогнутую амиссионную позеохноеть и установланный Б корпусе 2, зпектроды 3, образующие кольцевую аиоднук) апертуру. На торцозых стенках корпуса установлены кольцетые магнитные катушки 4. Обрабатываемое изделие б устанавливают по оси пушкм. Корпус пушки может быть выполнен из ферромагнитного материала. В катушке 4 установлены цилиндрические сердечники 7. Магнятная система из двух коротких кольцевых катушек обеспечивает симметрию магнитного поля ы позволяет отклонять электронный пучок без нарушения его фокусировки в фокальной плоскости. Это позволяет обеспечить сканирование пучка здоль обрабатываемой кольцевой -облаете изделия. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1647697

Изобретение относится к газоразрядным электронным пушкам с холодным катодом, формирующим профильные электронные пучки и применяемым, в основном, для сварки, пайки, отжига и других термических процессов.

Цель изобретения — повышение эффективности за счет обеспечения возможности азимутального отклонения электронов дискового электронного пучка в плоскости симметрии электродов пушки.

На чертеже изображена схема газоразрядной пушки, Газоразрядная электронная пушка содержит холодный кольцевой катод 1, имеющий вогнутую эмиссионную поверхность и установленный в корпусе 2. Закрепленные на торцовых стенках электроды 3 образуют кольцевую анодную апертуру. На торцовых стенках корпуса установлены также кольцевые магнитные катушки 4, защищенные от нагрева при работе пушки охлаждаемой стенкой 5. Обрабатываемое изделие 6 установлено по оси пушки. Корпус пушки может быть выполнен из ферромагнитного материала, а в катушки установлены полые цилиндрические сердечники 7.

При работе пушки в разрядном промежутке при давлении единицы Па и ускоряющем напряжении десятки киловольт зажигается высоковольтный тлеющий разряд с плазмой, локализованной у анода и отделенной от катода областью катодного падения потенциала. Положительные ионы из плазмы, ускоренные полем катодного по тенциала, бомбардируют поверхность холодного катода и выбивают электроны, формируемые в прикатодной области в дисковый пучок с кольцевым фокусом, на поверхности обрабатываемого изделия.

Управление мощностью пучка при заданном ускоряющем напряжении обеспечивается изменением давления в камере пушки путем автоматической подачи газа при не- прерывной ее откачке. Обрабатываемые иэделия фиксируются по оси пушки. При этом обеспечивают совмещение свариваемого стыка с фокальной плоскостью дискового пучка. Азимутальное отклонение электронов пучка осуществляется однородным магнитным полем, создаваемым кольцевыми катушками и направленным перпендикулярно плоскости симметрии пучка, что обеспечивает отклонение электронов пучка без нарушения его фокусиоовки, В зависимости от тока отклоняющих катушек (полярности, величины и формы импульсов, частоты и др .) можно отклонять электроны пучка с различной частотой и на различный угол в обе стороны вдоль шва, в том числе на угол, 5

55 когда электроны не попадают на изделие, а направляются на охлаждаемую стенку корпуса пушки. Это позволяет применять различные технологические приемы для повышения качества термообработки изделий, например, периодическая быстрая наводка и отклонение пучка, колебательные движения в одну или обе стороны вдоль шва и др.

Магнитная система из двух коротких кольцевых катушек, расположенных симметрична относительно плоскости симметрии электродов, обеспечивает симметрию магнитного поля и позволяет отклонять электронный пучок без нарушения его фокусировки и фокальной плоскости, Диаметр катушек Ок выбран из соотношения D> > 0к > Ои, где D> — диаметр эмиссионной поверхности катода в плоскости симметрии;

Ои — диаметр обрабатываемого цилиндрического изделия.

Расстояние между магнитными катушками равно их радиусу Ь = —, так как при

Лк

2 таком соотношении достигается наилучшая однородность магнитного поля, формируемого в системе из двух коротких кольцевых катушек.

В пушке, предназначенной для термообработки с отклонением пучка с частотой менее 100 Гц, установлены полые цилиндрические сердечники, а ее корпус изготовлен из ферромагнитного материала и выполняет роль магнитной цепи.

Пушка с магнитной отклоняющей системой отличается возможностью азимутального сканирования дискового электронного пучка, что повышает равномерность проплавления шва при сварке, снижает зависимость параметров электронного пучка от колебаний и неоднородностей кольцевого расплава, позволяет применять различные технологические приемы, такие как быстрая периодическая наводка пучка на изделие, различные по частоте и направлению вдоль шва колебания электронов пучка и др. Это значительно улучшает качество термообработки изделий и расширяет область использования пушки, Наиболее целесообразно использовать пушку для сварки и пайки изделий с кольцевым швом в массовом и крупносерийном производстве, в том числе изделий, требующих высокой точности дозирования энергии нагрева.

Формула изобретения

1. Газоразрядная электронная пушка для термообработки цилиндрических изделий, содержащая полый кольцевой корпус, в котором соосно и симметрично относи1647697

Составитель Д,Рау

Техред М,Моргентал

Редактор О.Головач

Корректор О.Кундрик

Заказ 1406 Тираж 32? Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва,Ж-35, Раушская наб„ 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 тельно плоскости, перпендикулярной оси, размещены кольцевой анод и холодный кольцевой катод с вогнутой эмиссионной поверхностью, радиус кривизны которой выбран равным разности радиуса внутренней поверхности кольцевого катода в плоскости симметрии и радиуса обрабатываемого цилиндрического изделия, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности термообработки за счет обеспечения возможности азимутального отклонения электронов дискового пучка, соосно электродам на одинаковом расстоянии от плоскости и симметрии установлены одинаковые кольцевые магнитные катушки, диаметр Ок которых выбран из выражения

Оэ Ок > Ои где Dç — диаметр эмиссионной поверхности

5 катода в плоскости симметрии;

Π— диаметр обрабатываемого цилиндрического изделия, а расстояние в мехсду катушками выбрано из соотношения Ь =

= Ок/2.

2. Пушка поп1,отл ича юща яся тем, что катушки снабжены полыми цилиндрическими сердечниками, а корпус пушки выполнен из ферромагнитного материала.