Электротермическая установка с электронной пушкой

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 213 А 3 К 1500 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИАВТОРСКОМУ СВИ 4 ЕТЕЛ ЬСТВУ сится к машинодля электроте с использов строе- ничением ачест- льнопользуются ав 1 а фиг.1, содерь 11, как показано н вый 16 и второй 17 вход ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР 21) 4344829/2722) 14.12.8746) 15,05.92, Бюл. М 1871) Научно-производственное обьединениСатурн" и Институт электросварки им, Е,ОПатона72) В,П. Мищенко,.Ю,Н. Ланкин, В.П. Бурьянов, В.Н, Павленко. В,Ф. ПоклонскийЮ.И. Пастушенко и В.Н, Воробьев53) 621.791.72.03-52:621,9.048,7(088,8)56) Авторское свидетельство СССРЛЬ 301877, кл. В 23 К 15/00, 1971.(54) ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКАЯ УСТАНОВКАС ЭЛЕКТРОННОЙ ПУШКОЙ(57) Изобретение относится к машиностроению и предназначено для электротермических установок с использованием Изобретение отнонию и предназначено хских установок аэлектронной пушки,Цель изобретения - повышение ква обработки путем обеспечения стабисти тока пучка электронов,На фиг.1 представлена функциональнаясхема установки с одной диодной электродной пушкой; на фиг.2 - электрическая схемапреобразователя с характеристикой диодной электронной пушки; на фиг, 3 - регулировочная характеристика прямонакальнойпушки и выходные характеристики преобразователя.Специализированные электротермические установки содержат несколько электронных излучателей, работающих вразличных режимах. В установке используются излучатели прецизионной обработки,электрон ной пуш ки. Цель изобретения - повышение качества обработки путем обеспечения стабильности тока пучка электронов. Установка содержит высоковольтный источник. прерыватель, датчики тока пучка и тока накала, блок задания режима, коммутатор, блок сравнения и преобразователь, При пробое в электронной пушке прерыватель отключает высоковольтный источник на время. за которое устраняются условия развития разряда. При этом преобразователь, имитирующий характеристику электронной пушки, стабилизирует ток накала за время отсутствия тока пучка. Устройство позволяет улучшить стабильность тока пучка электротермических установок путем автоматической подстройки режима при старении катода. 3 ил,для управления которыми истоматические регуляторы.Установка, показанная нжит диодную электродную пушку 1 (другиепушки не показаны и могут иметь аналогичные автоматические регуляторы), блок питания пушки, включающий высоковольтныйисточник 2, высоковольтный прерыватель 3,датчик 4 тока пучка, блок 5 управления прерывателем 3, блок 6 задания режима, схему7 сравнения, блок 8 управления током накала электронной пушки 1, блок 9 питаниянакала пушки, датчик 10 тока накала пушки,преобразователь 11 с характеристикой диодной электронной пушки 1, коммутатор 12,узел 13 управления преобразователем 11.На фиг.1 показаны также изделие 14 и пучок15 электронов,Преобразовагел афиг,2, содержит и эрные резисторы, операционный усилитель18, первый 19 и второй 20 диоды, переменный резистор 21 обратной связи,Установка может иметь несколько диодных пушек, подключаемых к высоковольтному источнику 2 через прерыватель 3 (непоказаны),Установка работает следующим образом.Оператор или система управления (не показаны) через блок 6 задает режим работы электронной пушки 1, на которую через прерыватель 3 от высоковольтного источника 2подается высокое напряжение. Величинатока накала электронной пушки 1 определяет ток пучка 15 электронов, направленногона изделие 14. Датчик 4 тока пучка черезкоммутатор 12 подключен на первый входсхемы 7 сравнения, на выходе которой формируется управляющий сигнал. воздействующий на нить накала электронной пушки 1через блоки 8 и 9. Датчик 10 тока накалавыдает сигнал на преобразователь 11, с выхода которого снимается сигнал, равный повеличине сигналу, снимаемому с датчика 4тока пучка, Для настройки преобразователя11 сигнал с его выхода подается на схемусравнения узла 13 управления преобразователем. На второй вход этой схемы поступает сигнал с датчика 4 тока пушки.Разность сигналов от преобразователя 11 идатчика 4 корректирует величину сигналаотсечки, поступающего на первый резистор16 преобразователя 11. При этом сигнал свыхода преобразователя 11 становится равным по величине сигналу от датчика 4 токапучка.При испарении материала изделия 14пучком 15 электронов и попадании его паров в пушку 1 возникают пробои, Для прекращения разряда высоковольтныйпрерыватель 3 отключает высоковольтныйисточник 2 от электронной пушки 1.Для управления прерывателем 3 навход блока 5 управления прерывателем поступают сигналы от датчика 4 тока пучка изадатчика 6 режима. При пробое сигнал датчика 4 тока пучка резко возрастает и превышает сигнал, получаемый от задатчика 6режима пушки, При этом формируется сигнал управления прерывателем 3, которыйотключает высокое напряжение на время,равное нескольким десяткам миллисекунд,За это время устраняются условия развитияразряда в пушке,При снятии высокого напряжения сэлектронной пушки 1 исчезает сигнал датчика 4 тока пучка. Это вызывает срабатывание коммутатора 12, который подключаетвход преобразователя 11 на вход схемы 7 сравнения, Поскольку сигналы с выходовдатчика 4 тока пучка и преобразователя равны, то величина тока накала не изменяетсяза время отсутствия тока пучка,5 При повторном подключении электронной пушки 1 к высоковольтному источнику 2вновь возникает ток пучка 15 электронов,поддерживаемый током накала пушки 1 иравный величине тока пучка до пробоя,10 От сигнала датчика 4 тока пучка срабатывает коммутатор 12, который подключаетдатчик 4 тока пучка к входу схемы 7 сравнения и отключает выход преобразователя 11.Режим работы преобразователя 11 за 15 дается сигналами на входах первого 16 ивторого 17 резисторов, Эти сигналы разныепо знаку. В случае, когда сигнал на входевторого резистора 17 превышает сигнал навходе первого резистора 16, на выходе опе 20 рационного усилителя 18 появляется сигнал, имитирующий возникновение токапучка. Наклон характеристики задается выбором величины переменного резистора 21обратной связи. Диоды 19 и 20 обеспечива 25 ют получение заданной полярности сигнала.На фиг.3 представлена характеристикадиодной пушки. На этой характеристике показаны напряжение 22, поступающее от30 блока 13, и напряжение 23, имитирующееток пучка при сигнале 24 от датчика 10 токанакала электронной пушки 1.Разброс тока пучка Ь л определяетсянесоответствием характеристики диодной35 пушки 1 характеристике преобразователя11. Наклон характеристики задается резистором 21, а величина отсечки - напряжениемот узла 13 управления преобразователем, который имеет в своем составе фильтр низкой40 частоты, сохраняющий значение выходногосигнала на время прерывания пучка 15 электронов.При изменении характеристик электронной пушки 1 за счет выработки катода45 происходит автоматическая подстройка режима преобразователя 11,При высокой частоте прерывания пучка15 электронов возникает нестабильностьтока за счет изменения. сигнала отсечки, Для50 исключения этого целесообразно устанавливать на выходе узла 13 управления преобразователем блоки аналоговой памяти,управляемые сигналом датчика 4 тока пучка,однако это несколько усложняет блок 13.55 Таким образом, благодаря введениюновых связей узлов и блоков удалось улучшить стабильность тока пучка электроннолучевых термических установок. Врезультате использования изобретения сигналы на выходе преобразователя 11 и датчика 4 тока пучка остаются постоянными во всем диапазоне изменений режимов диодной пушки, что гарантирует исключение ударных бросков тока накала и тока пучка. повышает качество обрабатываемых изделий и исключает брак вследствие их оплавления или прожога,Изобретение было реализовано в установке УЭ, в состав которой входят шесть электронных пушек, две из которых используются для нагрева поверхности лопаток, а остальные - для плавления материалов, используемых для упрочняющего покрытия. Режим работы пушек, используемых для нагрева, обеспечивал ток пучка 400 мА, а режимы работы других излучателей - до 2 А.Установка прошла экспериментальную проверку и используется на электронно-лучевых установках для нанесения защитных покрытий на лопатки газотурбинных двигателей. Нагрев лопаток в таких установках осуществляют электронным лучом. Применение устройства управления режимом диодной пушки позволило ликвидировать ударные броски по току накала и току пучка в переходных режимах при включении электронной пушки под номинальную нагрузку и отключении тока пучка при пробоях. В результате использования изобретения удалось полностью исключить локальный перегрев и оплавление поверхности лопаток газотурбинных двигателей.Формула изобретения 5 Электротермическая установка с электронной пушкой; содержащая последовательно соединенные высоковольтный источник, высоковольтный прерыватель, датчик тока пучка и электронную пушку, 10 блок управления прерывателем, первыйвход которого связан с выходом датчика тока пучка, а второй-с первым выходом блока задания режима, второй выход которого связан с первым входом схемы сравнения, 15 второй вход которой соединен с датчикомтока пучка через коммутатор, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения, качества обработки путем обеспечения стабильности тока пучка электронов, оно со держит последовательно соединенныедатчик тока накала пушки, преобразователь и узел управления преобразователем, а также последовательно соединенные блок управления током накала и блок питания 25 накала пушки, причем второй вход узла управления преобразователем соединен с выходом датчика тока пучка, а выход - с вторым входом преобразователя, выход преобразователя соединен также с вторым 30 входом коммутатора, а выход схемы сравнения соединен с входом блока управления током накала.1733213 АР Редактор А,Маковская ожо роизводст аз 1627 ВНИИПИ Гос оставитель В,Н.Пуцинскийхред М.Моргентал Коррект Тираж Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 здательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101