Способ управления фокусировкой электронного пучка

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51) 5 В 23 К 15 0 И ЕЛЬСТВ Сл 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗО 8 ТОРСКОМ,ФСВ(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ФОКУСИРОВКО 1" ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА(57) Изобретение относится к электроннолучевой сварке и может быть использовано в автоматических установках с управлением уровня фокусировки пучка при изменении расстояния между электронной пушкой и поверхностью свариваемого изделия.Цель изобретения - повышение точностиуправления уровнем фокусировки электрон 801540985 ного пучка путем использования того же электронного пучка в процессе измерения расстояния до поверхности изделия. Определяют расстояние Виза до поверхности свари ваемого изделия 6 через геометрические параметры круговых разверток электронного пучка 5, последовательно преломляемого на двух и одном уровне. Определяют расстояние Яиз 1, до поверхности свариваемого изделия 6 в момент совпадения траекторий сканирования однои двупреломленного 5 электронного пучка в двух точках на линии стыка. Оптимальный уровень фокусировки электронного пучка устанавливают электромагнитной линзой 3 в зависимости от расстояни Киз. до поверхности свариваемого изделия 6. Способ позволяет упростить используемое оборудова. ние и повысить его надежность.ил.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к электроннолучевой сварке и может быть использовано в автоматических установках с управлением уровня фокусировки пучка при изменении расстояния между электронной пушкой и поверхностью свариваемого изделия.Цель изобретения - повышение точности управления уровнем фокусировки электронного пучка путем использования того же электронного пучка в процессе измерения расстояния до поверхности изделия.На чертеже представлена схема устройства, реализуюгцего способ.Способ состоит в том, что в процессе определения расстояния между электронной пушкой и поверхностью изделия применяют электронный пучок малого тока, преломленный на двух уровнях с заданными геометрическими параметрами (углом сходи- мости 21, и расстоянием К между серединой электромагнитной катушки, осуществляюгцей второе преломление, и точкой сходимости) и сканирующей поверхностью изделия с использованием кругового закона развертки, а также тот же пучок, но преломленный на одном уровне, угол преломления которого постепенно увеличивают с целью определения величин этих углов (ф, ф 2), соответствующих пересечению стыка однократно преломленным пучком, сканирующим поверхность изделия с использованием кругового закона развертки, в тех жс тчках, кторце пересекают двукратно прелом,еннй пучок. С учетом полученных величин углов, а также геометрических параметров двукратно преломленного пучка определяют расстояния до поверхности изделия как в направлении электронно- оптической оси пушки, так и параллельно последней по ходу движения пушки, а также наклон поверхности свариваемого изделия.В состав устройства входят отклоняющие электромагнитные катушки 1, соединенные с одним из выходов вычислительного устройства 2. К другому выходу вычислительного устройства 2 подключена фокусируюшая электромагнитная катушка 3. Два входа вычислительного устройства последовательно соединены с узконаправленными датчиками 4 вторичных электронов, расположенных симметрично относительно электронно-оптической оси пушки.Способ реализуется следуюцим образом.Электронный пучок 5 малого тока, преломленный на двух уровнях и развернутый по круговому закону с помощью отклоняющих электромагнитных катушек 1, управляемых вычислительным устройством 2, сканирует наклонную поверхность свариваемого изделия 6 по траектории в виде эллипса, большая ось которого совпадает со стыком. (Для поверхностей, обладаюгцих кривизной, зона сканирования уменьшаетсяПо известным величинам углов ф и ):2, а также геометрическим параметрам двукратно преломленного пучка К и 2( в устройстве 2 определяется расстояние К: до изделия в направлении электронно-оптической оси пушки, а также наклонс. поверхности на участке сканирования по формулам020=- Кккк = К 2 - К 2 (Яф (Да=( К - К 2) М(+ (- з Щ,саЧс Рг.гч, +сыч В.сИ РЗ=сд, +гц получены из геометрических соображений К 2 (КЧ (К Кг )(КЧКз (Дф 2= (К - Кз)(ДС(. По рассчитанному значению К . устройство 2 в соответствии с заранее задо размеров, на котором участок поверхности изделия можно считать плоским). Геометрические параметры (угол сходимости 2(, расстояние К от точки сходи- мости до середины электромагнитной катушки, выполняющей второе преломление) задаются предварительно. Точки А и В пересечения траектории, описанной на поверхности изделия 6 двукратно преломленным пучком 5, со стыком фиксируются с помощью, например, датчиков вторичных электронов 4, имеющих малую зону обзора в окрестности стыка. Датчики (Р; и Р;), зафиксировавшие факт пересечения стыка, запоминаются в вычислительном устройстве 2. Электронный пучок 7 малого тока, преломленный на одном уровне и развернутый по круговому закону с помощью отклоняющих электромагнитных катушек 1, управляемых вычислительным устройством 2, сканирует наклонную поверхность свариваемого изделия 6, причем угол преломления пучка 1 постепенно увеличивается по командам (ток отклонения) с устройства 2 до тех пор, пока последовательно сработают датчики Р; и Р;, т. е. когда последовательно однократно преломленный пучок 7 пересечет стык в точке А, а затем в точке В. При срабатывании. датчиков Р; и Р в устройстве 2 определяются углы преломления пучка, соответственно ф и ф 2, с учетом зависимости ф=Г(1 о ), где ф - угол переломления пучка соответствующей электромагнитной катушкой;1 о 1 ко - ТОК ОТКЛОНЕНИЯ. ЗаВИСИМОСТЬ ( = = Г (1 отко находится в памяти устройства 2.1540985 Формула изобретения Составитель И. ФроловРедактор Л. Зайцева Техред И. Верес Корректор О. ЦиплеЗаказ 250 Тираж 631 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 415Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О данной зависимостью 1 я, =1(Й . ) устанавливает требуемое значение тока электромагнитной линзы 1 ф.В качестве датциков 4 могут также использоваться узконаправленные датчики рентгеновского излучения.Апробация способа проводилась на установке У - 778, укомплектованной энергоблоком ЭЛА 60/60. Величина тока сканирующего пучка выбиралась равной 0,002 А. В качестве материала свариваемого изделия применялась Ст. 3. Угол наклона поверхности изделия составлял 30. Манипуляции по преломлению пучка выполнялись стандартным бпоком двойного преломления пучка ОЛ 143, доработанного для целей управления последним с помощью универсального программируемого контроллера Электроника К 1 - 20 (геометрические параметры пучка, преломленного на двух уровнях, выбирались следующие: Й= =1 О мм; 2 р -- 25). Точки пересецения стыка в процессе сканирования преломленным пучком фиксировались с помощью специально изготовленной линейки узконаправленных датчиков вторичных электронов, выходнь 1 е сигналы с которых после усиления поступали на вход контроллера. По вычисленному с помощью полученных зависимостей расстоянию до изделия контроллером устанавливается необходимый ток для фокусирующей катушки пушки. Реализация способа не требует дополнительной коррекции при определении расстояния до поверхности изделия, так как расстояние определяется в направлении электронно-оптической оси пушки. Допол нительная информация о наклоне поверхности также повышает надежность управления фокусировкой. Кроме того, не требуется дополнительный датчик расстояния, а также отпадает необходимость в осуществлении мер, связанных с защитой датчика расстояния от интенсивных тепловых потоков, паров и брызг расплавленного металла. По сравнению с известным, предлагаемый способ позволяет повысить точность управления уровнем фокусировки за счет определения расстояния до изделия 1 вдоль электронно-оптической оси пушки), а также упростить используемое оборудование и повысить его надежность. 10 Способ управления фокусировкой электронного пучка при переменном расстоянии между электронной пушкой и поверхностьк свариваемого изделия, при котором определяют расстояние между электронной пушкой и свариваемым изделием, а оптимальный уровень фокусировки устанавливают электромагнитной линзой в зависимости от расстояния между электронной пушкой и сва.риваемым изделием, отличающийся тем, что, с целью повышения точности управления 20 уровнем фокусировки электронного пучкапутем использования того же электронного пуцка в процессе измерения расстояния до поверхности свариваемого изделия, осуществляют преломление электронного пучка на двух уровнях и проводят его круговую развертку с заданными геометрическими параметрами, осуществляют круговую развертку тем же электронным пучком, но преломленным на одном уровне с постепенным увеличением угла преломления З 0 до совпадения по двум точкам на линиистыка траектории сканирования с траекторией сканирования, полученной от сканирования двукратно преломленным электронным пучком, в момент совпадения траекторий сканирования фиксируют углы З 5 преломления электронного пучка и по величинам углов преломления электронного пучка и геометрическим параметрам круговой развертки двукратно преломленного электронного пучка определяют расстояние до поверхности свариваемого изделия в направлении электронно-оптической оси электронной пушки.