RU2680150C1 - Катодный блок сварочной электронной пушки - Google Patents
Катодный блок сварочной электронной пушки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2680150C1 RU2680150C1 RU2017146324A RU2017146324A RU2680150C1 RU 2680150 C1 RU2680150 C1 RU 2680150C1 RU 2017146324 A RU2017146324 A RU 2017146324A RU 2017146324 A RU2017146324 A RU 2017146324A RU 2680150 C1 RU2680150 C1 RU 2680150C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vacuum
- cathode
- heater
- metal sleeve
- cartridge
- Prior art date
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 abstract description 13
- 238000005476 soldering Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 2
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 229910000833 kovar Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/06—Electron sources; Electron guns
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области вакуумной электроники, а именно к оборудованию для электронно-лучевой обработки материалов. Технический результат - расширение технологических возможностей, упрощение работы по сборке и замене катодного узла электронной пушки и сокращение времени восстановления работоспособности пушки в случае выхода из строя катода или подогревателя. Катодный блок содержит корпус 1 с установленным в него высоковольтным изолятором 2, в центральном отверстии которого расположена металлическая втулка 3, внутри втулки 3 размещен многоконтактный электрический вакуумный разъем 4, по внутренней цилиндрической поверхности металлической втулки 3 со стороны вакуума установлен съемный картридж 5, управляющий электрод (электрод Венельта) 6 расположен по внешней цилиндрической поверхности втулки 3 со стороны вакуума, накидная гайка 7 обеспечивает фиксацию картриджа 5 и управляющего электрода (электрода Венельта) 6. Разъем 4 содержит вакуумный электрический изолятор 8, в отверстия которого впаяны стержневые контакты 9. Картридж 5 включает в себя электрический разъем 10, ответные электрические контакты 11, держатель катода 12, дисковый катод 13 и подогреватель 14. Многоконтактный вакуумный электрический разъем 4 закреплен внутри металлической втулки 3 вакуумной пайкой. Металлическая втулка 3 закреплена в отверстие высоковольтного изолятора 2 вакуумной пайкой. Внутренняя цилиндрическая поверхность металлической втулки 3 со стороны вакуума является направляющей для легкосъемной ответной части электрического разъема 4 с установленным на нем катодным узлом. После откачки вакуумного объема сварочной электронного блока до высокого вакуума подается ток накала в подогреватель 14 и напряжение бомбардировки между подогревателем 14 и дисковым катодом 13. 2 ил.
Description
Изобретение относится к вакуумной электронике, а именно к оборудованию для электронно-лучевой обработки материалов, преимущественно для сварки, термической обработки и формирования изделий методом послойной наплавки (синтеза) из металлических материалов в вакууме.
Известен катодный узел электронно-лучевой пушки из вакуум-плотной керамики, описанный в патенте RU на полезную модель №132255 U1, МПК H01J 37/065, опубл. 17.04.2013 г.) и содержащий наружную металлическую обойму, высоковольтный изолятор, центральный контакт и контакты, выполненные в форме втулок. На контакты у катодного узла последовательно устанавливают подогреватель и катододержатель установленным катодом. Изменение размеров и механическая юстировка их положения является длительной операцией, доступной для выполнения только высококвалифицированному специалисту. Металлическая втулка выполнена из сплава с наиболее близким к керамике коэффициентом линейного расширения, преимущественно из ковара.
Недостатками такого решения является сложность замены катодного узла и работ по замене расходных материалов электронной пушки - катода и подогревателя.
Наиболее близкой по технической сущности является сварочная электронная пушка, описанная в книге: Кайдалов А.А., Истомин Е.И. Сварочные электронные пушки. - Киев: Научно-технический комплекс "Институт электросварки им. Е.О. Патона Национальной Академии наук Украины, 2003. - 153 с., содержащая катодный блок, включающий корпус, высоковольтный изолятор, дисковый катод из гексаборида лантана, установленный на катододержателе, и подогреватель, выполненный в виде спирали. Катодный блок установлен на промежуточном корпусе, в котором со стороны катодного блока установлен анод, на боковой поверхности катодного блока выполнен вакуумопровод. Катодный блок выполнен с крышкой, снабженной штуцерами, расположенными на боковой поверхности крышки. Корпус катодного блока соединен с промежуточным корпусом откидной петлей и зажимами. В центральное отверстие высоковольтного изолятора установлена металлическая втулка.
Недостатком такого решения является сложность работ по замене расходных материалов катодной пушки - катода и подогревателя, а установка дискового катода только одного размера приводит к ограничению пределов регулирования величины тока и диаметра электронного пучка и тем самым уменьшает возможности адаптации параметров электронной пушки.
Техническая задача изобретения направлена на повышение адаптации параметров сварочного электронного пучка.
Техническим результатом изобретения является расширение технологических возможностей за счет получения постоянных пространственных и энергетических параметров электронного пучка, упрощение работ по сборке и замене катодного узла электронной пушки и сокращение времени восстановления работоспособности сварочной электронной пушки в случае выхода из строя катода или подогревателя.
Это достигается тем, что катодный блок сварочной электронной пушки, содержащий высоковольтный изолятор, в центральное отверстие которого установлена металлическая втулка, во внутреннее отверстие металлической втулки установлен многоконтактный электрический вакуумный разъем, к которому со стороны вакуума по средством ответной части многоконтактного вакуумного разъема установлен картридж, содержащий, подогреватель катода, держатель катода и катод, фиксирующийся в отверстии указанной втулки торцевой поверхностью управляющего электрода, который закреплен к втулке накидной гайкой.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен катодный блок сварочной электронной пушки, на фиг. 2 представлена конструкция картриджа.
Катодный блок сварочной электронной пушки содержит корпус 1 с установленным в него высоковольтным изолятором 2, в центральном отверстии которого расположена металлическая втулка 3, внутри втулки 3 размещен многоконтактный электрический вакуумный разъем 4, по внутренней цилиндрической поверхности металлической втулки 3 со стороны вакуума установлен съемный картридж 5, управляющий электрод (электрод Венельта) 6 расположен по внешней цилиндрической поверхности металлической втулки 3 со стороны вакуума, накидная гайка 7 обеспечивает фиксацию картриджа 5 и управляющего электрода (электрода Венельта) 6. Многоконтактный вакуумный электрический разъем 4 содержит вакуумный электрический изолятор 8, в отверстия которого впаяны стержневые контакты 9. Картридж 5 включает в себя электрический разъем 10, ответные электрические контакты 11, держатель катода 12, дисковый катод 13 и подогреватель 14. Многоконтактный вакуумный электрический разъем 4 закреплен внутри металлической втулки 3 вакуумной пайкой. Металлическая втулка 3 закреплена в отверстие высоковольтного изолятора 2 вакуумной пайкой. Высоковольтный изолятор 2 выполнен преимущественно из корундовой или стеатитовой вакуум-плотной керамики. Внутренняя цилиндрическая поверхность металлической втулки 3 со стороны вакуума является направляющей для легкосъемной ответной части электрического разъема 4 с установленным на нем катодным узлом.
Катодный блок сварочной электронной пушки работает следующим образом.
После откачки вакуумного объема сварочной электронного блока до высокого вакуума подается ток накала в спираль подогревателя 14 и подается напряжение бомбардировки между спиралью подогревателя 14 и дисковым катодом 13. В результате этого поток электронов, возникающий от спирали подогревателя 14 направляется на верхнюю (не рабочую) поверхность дискового катода 13 и нагревает его до необходимой температуры. После этого подается высокое ускоряющее напряжение и напряжение смещения на управляющий электрод 6 (электрод Венельта), в результате чего происходит формирование сварочного электронного пучка, эмитируемого с нижней рабочей поверхности катода.
Сварочная электронная пушка создает мощный электронный пучок малого диаметра и направляет его на сварочный стык, в результате чего происходит локальное расплавление металла с образованием сварочного шва, соединяющего детали. Величина тока и диаметр электронного пучка в частности определяется диаметром и температурой катода. Катоды из монокристаллов гексаборида лантана (LaB6) позволяют получить высокую плотность тока в пучке, но быстро отравляются и выходят из строя в загрязненном вакууме, образующимся при сварке некоторых материалов. Прямонакальные катоды из вольфрама или тантала создают пучки с худшими параметрами, однако долго работают в загрязненном вакууме, характерном для процесса электронно-лучевой сварки.
Конструкция катодного блока позволяет в процессе эксплуатации быстро заменять вышедшие из строя катодные узлы (картриджи) 5. Процесс замены картриджа включает следующие операции:
- отвернуть гайку 7 и снять управляющий электрод (электрод Венельта) 6;
- извлечь из отверстия втулки 3 картридж 5 в сборе;
- установить в отверстие втулки 3 новый картридж 5;
- установить управляющий электрод (электрод Венельта) 6 и закрепить гайкой 7.
Картриджи 5 изготовляются, собираются и юстируются преимущественно в заводских условиях и поставляются потребителю в сборе. Поэтому юстировка катодного блока после замены картриджа 5 не требуется.
Установка картриджа 5 с другой конструкцией деталей, обозначенных позициями 12, 13 и 14, позволяет в широких пределах изменять ток и диаметр электронного пучка в зоне сварки и тем самым адаптировать параметры сварочной электронной пушки к требованиям технологического процесса.
Допускается ремонт вышедших из строя картриджей 5 на предприятии, эксплуатирующем установку электронно-лучевой сварки, при наличии условий, включая наличие инструмента, приспособлений, сборочных и котировочных стендов и квалифицированного персонала.
Использование изобретения обеспечивает быструю замену катодного узла, что позволяет сократить время восстановления работоспособности сварочной электронной пушки в случае выхода из строя катода или подогревателя при сохранении постоянных пространственных и энергетических параметров электронного пучка за счет обеспечения стабильных межэлектродных промежутков, а также быстрой адаптации параметров сварочного пучка к изменившимся требованиям технологического процесса.
Claims (1)
- Катодный блок сварочной электронной пушки, содержащий катод, подогреватель и держатель катода, управляющий электрод, высоковольтный изолятор, в центральное отверстие которого установлена металлическая втулка, отличающийся тем, что снабжен многоконтактным электрическим вакуумным разъемом с вакуумным электрическим изолятором и стержневыми контактами, установленным во внутреннее отверстие металлической втулки, картриджем, установленным со стороны вакуума по средствам ответной части многоконтактного вакуумного разъема, а указанные катод, подогреватель и держатель катода расположены в картридже, при этом торцевая поверхность цилиндрического управляющего электрода фиксирует картридж внутри втулки накидной гайкой.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017146324A RU2680150C1 (ru) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | Катодный блок сварочной электронной пушки |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017146324A RU2680150C1 (ru) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | Катодный блок сварочной электронной пушки |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2680150C1 true RU2680150C1 (ru) | 2019-02-18 |
Family
ID=65442408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017146324A RU2680150C1 (ru) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | Катодный блок сварочной электронной пушки |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2680150C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU948047A1 (ru) * | 1981-01-04 | 1989-02-15 | Предприятие П/Я Р-6575 | Электронно-лучева пушка |
| WO1999016101A2 (en) * | 1997-09-24 | 1999-04-01 | The Welding Institute | Charged particle beam emitting assembly |
| EP2390896A1 (en) * | 2010-05-28 | 2011-11-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Electron gun, lithography apparatus, method of manufacturing article, and electron beam apparatus |
| RU132255U1 (ru) * | 2013-04-17 | 2013-09-10 | Виктор Владимирович Авдюшев | Катодный узел электронно-лучевой пушки из вакуум-плотной керамики |
-
2017
- 2017-12-27 RU RU2017146324A patent/RU2680150C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU948047A1 (ru) * | 1981-01-04 | 1989-02-15 | Предприятие П/Я Р-6575 | Электронно-лучева пушка |
| WO1999016101A2 (en) * | 1997-09-24 | 1999-04-01 | The Welding Institute | Charged particle beam emitting assembly |
| EP2390896A1 (en) * | 2010-05-28 | 2011-11-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Electron gun, lithography apparatus, method of manufacturing article, and electron beam apparatus |
| RU132255U1 (ru) * | 2013-04-17 | 2013-09-10 | Виктор Владимирович Авдюшев | Катодный узел электронно-лучевой пушки из вакуум-плотной керамики |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Кайдалов А.А. Сварочные электронные пушки, Киев, Научно-технический комплекс "Институт электросварки им. Е.О. Патона Национальной Академии наук Украины", 2003, 153 с. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4817656B2 (ja) | 間接的に加熱されるカソードイオン源 | |
| JP2995388B2 (ja) | イオン注入機に使用するイオン発生装置とその方法 | |
| JP2018206676A (ja) | Ｘ線発生装置 | |
| US8796649B2 (en) | Ion implanter | |
| US8188645B2 (en) | Hot cathode and ion source including the same | |
| US10475618B2 (en) | Electron gun capable of suppressing the influence of electron emission from the cathode side surface | |
| JP6177123B2 (ja) | 支持構造およびそれを用いたイオン発生装置 | |
| EP1355341B1 (en) | Electron beam projector provided with a linear thermionic emitting cathode for electron beam heating. | |
| US20220384138A1 (en) | Electron beam welding systems employing a plasma cathode | |
| RU2680150C1 (ru) | Катодный блок сварочной электронной пушки | |
| EP0323898B1 (en) | Cathod assembly for mounting in an electron gun | |
| US3414702A (en) | Nonthermionic electron beam apparatus | |
| US20220208506A1 (en) | Electron beam emitting assembly | |
| US3182175A (en) | Electron beam heating device | |
| US5416381A (en) | Self aligning electron beam gun having enhanced thermal and mechanical stability | |
| US10217600B1 (en) | Indirectly heated cathode ion source assembly | |
| JP5321234B2 (ja) | イオン源 | |
| US3185882A (en) | Electron discharge device including cathode-focus electrode assemblies therefor | |
| JP7502359B2 (ja) | 荷電粒子線源および荷電粒子線装置 | |
| KR20030084630A (ko) | 이온원 | |
| US3614510A (en) | Nonthermionic cathode discharge devices | |
| JP6116307B2 (ja) | 集束イオンビーム装置 | |
| RU165525U1 (ru) | Электронный прожектор электронно-лучевой пушки | |
| JP2017188260A (ja) | 電子銃構体 | |
| Masood et al. | Emission characteristics of the thermionic electron beam sources developed at EBSDL |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200302 Effective date: 20200302 |