Электронный источник для сварки

)й ИСТОЧНИК ДЛ Коха ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(72) А,А.Агеев, С.Д,Братчук и И.Н, (56) Авторское свидетельство ССС Ь 551948, кл. Н 01,) 3/04, 1983.Авторское свидетельство ССС В 1480645, кл. Н 01 ) 3/02, 1987.(57) Изобретение от ности к оборудован вой сварки, оснащ электронно-лучевым ным эмиттером. Цел ние надежности р носит ию дл нном и пу ь изоб боты к сварке, в част- злектронно-лучегазораз рядн ыми ами с плазменретения - повышесточника путем С К С С1559569 исключения пробоя плазмы через дозирующее отверстие. В полом катоде 8 электронного источника установлен завихритель 11 с дозирующим отверстием 12, сечение которого в 5 - 10 раэ меньше сечения винтового канала эавихрителя 11, и он установлен также на расстоянии от рабочего торца полого катода 8, равном по крайней мере внутреннему диаметру последнего, В полом катоде 8 на уровне дозирующего отверстия.12 выполнен винтовой канал 10 натекания. В контакте с завихрителем 11 со стороны его Изобрвтение относится к сварке, вчастности к оборудованию для электронно-лучевой сварки, оснащенному газоразрядными электронно-лучевыми пушками сплазменным эмиттером. 5Целью изобретения является повышение надежности работы источника путемисключения пробоя плазмы через дозирующее отверстие.На фиг.1 представлен электронный источник, общий вид; на фиг,2 - сечение поА - А на фиг.1,В корпусе 1 электронного источника длясварки на изоляторах 2 и 3 установленыанод 4 и эмиттерный катод 5, В центре эмиттерного катода 5 выполнено эмиссионноеотверстие 6, Соосно с анодом 4 и эмиттерным катодом 5 на корпусе 1 расположеныизвлекающий электрод 7 и полый анод 8.Эмиттерный катод 5 и полый катод 8 изготавливаются из материала с высокой магнитной проницаемостью. В катоде 8выполнена рабочая полость 9 диаметром О,высотой Е и резьбовой зоной и, в полости вверхней части выполнен винтовой канал 10 25натекания, а на расстояниииО установлен реэьбовой завихритель 11, в котором выполнено дозирующее отверстие 12сечением Я 1, которое в 5-10 раз меньшесечения Я 2 - винтового канала 10 натекания 30эавихрителя 11, В хвостовой части завихрителя 11 выполнен коллектор 13, а в контактес входным торцом завихрителя 11 установлена заглушка-завихритель 14, сечение винтового канала натекания Яз которой равно 35сумме Я 1+ Яг.Электронный источник работает. следующим образом.устанавливают источник на установку,из камеры производят откачку, подают 40 входа установлена заглушка-эавихритель 14, проходное сечение винтового канала которой равно сумме сечений винтового канала завихрителя 11 и его дозирующего отверстия 12, Такая конструкция электронного источника повышает стабильность газового разряда, улучшает условия формирования плазмы в полом катоде путем исключения выбросов плазмы в систему напуска газа и обеспечения полного заполнения плазмой рабочей полости полого катода, 1 з,п, ф-лы. 2 ил., 1 табл. плаэмаобразующий газ, включают источники питания (не показаны), Через винтовой канал натекания Яз заглушки-завихрителя 14 плазмаобразующий газ подают в коллектор 13, и он по реэьбовому каналу натекания Яг завихрителя 11 и частично через доэирующее отверстие 12 попадает в рабочую полость 9 катода 8. Зажигается разряд в рабочей камере 15, Величина сечения Я 1 дозирующего отверстия 12 в 5-10 раз меньше величины сечения Яг винтового канала натекания завихрителя 11, При этом, если величина сечения отверстия 12 больше чем в 10 раэ, то столб 16 плазмы рабочую полость 9 полого катода 8 полностью не заполняет, так как в этом месте нет давления плазмаобраэующего газа, если меньше чем в 5 раз, то он достаточно для выхода плазмы через него в каналы Я 2, Яз системы напуска газа. Подача плазмаобразующего газа через сечения винтовых каналов натекания Яз и Яг гарантирует получение ламинарного потока плаэмаобразующего газа в большей части рабочей полости 9 катода 8 и тем самым улучшает условия формирования плазмы в момент образования разряда, Наличие протяженных резьбовых каналов натекания, заглушки-завихрителя 14 и эавихрителя 11 обеспечивает более равномерный напуск плазмаобразующего газа в рабочую полость 9 катода 8, а также позволяет исключить проникновение плазмы в дозирующее отверстие 12 и в каналы Яг, Яз при повышении разрядного тока. При истечении плазмаобразующего газа через проходное отверстие малого сечения в объем с большим сечением в начальной зоне имеют место значительные потери и турбулентность истечения газа, Местоположение столба 16 плазмы определяется тем давле 155956945 50 55 нием, при котором ионизация плаэмаобразующего газа оптимальна, то есть с учетом эоны потерь активная зона столба 16 плазмы смещается к хвостовой части катода 8.Наличие реэьбовой эоны й дозволяетгарантировать образование ламинарногопотока плазмаобразующего газа в начальном участке рабочей поверхности 9 катода 8. Плазмаобразующий газ, не участвующий в образовании плазмы, откачивается по периферийным каналам изоляторов 2, 3 и корпуса 1. Таким образом, ламинарность истечения плазмаобразующего газа в рабочую полость 9 катода 8 обеспечиваетравномерность распределения плазмы поее поверхности уже при малых рабочих токах. Несмотря на то, что катод 8 эквипотенциален относительно земли, все равноразличные участки столба 16 плазмы имеютпо отношению к нему разный потенциал, однако наличие равномерного натекания плаэмаобраэующего газа обеспечиваетуменьшение градиентов концентрации нейтральных и заряженных частиц. Криволинейность силовых линий электрическогополя приводит к тому, что в разрядном промежутке длина пути для различного тока отразличных точек катода 8 к аноду 4 различна, поэтому плотность продольного тока, складывающаяся из поперечных токов, покидающих полый катод 8, растет по направлению к аноду 4, в связи с этим в этом направлении растет и концентрация плазмы, то есть в зоне токоотбора эмиссионного отверстия 6 плазма, имеющая продольную неоднородность, характеризуется необходимой концентрацией заряженных частиц.Все это повышает надежность работы электронного источника, так как благодаря данной конструкции полого катода происходит в требуемом порядке распределение плаэмаобразующего газа в его полости, т.е.полное заполнение плазмой, Это обеспечиваетстабильность параметров газового разряда, исключает самопроизвольное его погасание и переход разряда в зону напуска газа (в дозирующее отверстие) и выход из строя электронного источника, а также улучшает условия формирования плазмы в полости катода, в конечном счете улучшает условия формирования пучка, его фокусировку, а следовательно, качество сварного соединения. 10 152030 35 40 Испытания электронного источника проводят на стенде, состоящем из газовой электронно-лучевой пушки 54/М, источников питания газового разряда и ускоряющего напряжения, баллона с аргоном. сварочной камеры с вакуумной системой.Режимы испытания системы напуска газа в электронный источник для сварки следующие: ускоряющее напряжение 20 кВ, ток разряда 50 - 250 мА, рабочая полость диаметром О - 4 мм, высотой- 40 мм, резь- бовой зоной и - 2,5 - 3 мм.Испытания системы напуска плазмаобразующего газа в электронный источник выполняют следующим образом, Включают подачу аргона с заданным расходом. Возбуждают газовый разряд, устанавливают стартовый ток разряда, подают номинальное ускоряющее напряжение, В процессе эксперимента заменяют катодные блоки с различнь и сочетанием винтовых каналов натекания. При увеличении тока разряда определяют время начала выхода плазмы в газовую систему по высоковольтному пробою системы напуска газа и стабильность газового разряда по параметрам электронного луча (диаметру пятна, току луча, положению фокальной плоскости),Результаты проведенных испытаний приведены в таблице,Из данных таблицы видно, что величина соотношений сечений Я 1 и 52, при которых параметры газового разряда устойчивые и не наблюдается выхода плазмы в систему напуска газа, находятся в пределах 5-10 раз.Таким образом, предлагаемый электронный источник для сварки позволяет повысить качество сварного соединения путем повышения стабильности параметров электронного луча за счет стабильности геометрии электронно-оптической системы, так как конструкция электронного источника для сварки позволяет повысить стабильность работы газового разряда, а также улучшить условия возбуждения разряда и формирования плазмы в полом катоде, исключив выбросы плазмы в систему напуска газа и обеспечив полное заполнение плазмой рабочей полости полого катода, что значительна повышает надежностьустройства.1559569 нии, равном по крайней мере внутреннему диаметру полого катода, от его рабочего торца, в стенке полого катода на уровне дозирующего отверстия выполнен винтовой канал, а сечение дозирующего отверстия завихрителя в 5-10 раз меньше сечения.винтового канала завихрителя.2. Источникпоп,1,отличающийся тем, что источник снабжен заглушкой-эавихрителем, установленной в полом катоде в контакте с входным торцом завихрителя, а проходное сечение винтового канала заглушки-завихрителя равно сумме сечений винтового канала завихрителя и его дозирующего отверстия. 32, мм Расхоу газа,см /чРезультат Диаметр б,доэир, отв.,мм 0,196 0,196 0,59 Разряд не зажигается 0,5 0,76 0,5 0,196 0,196 0,96 0,5 1,3 0,5 0,196 0,5 О,196 2,2 0,5 2,4 0,196 0,795 0,5 2,4 1,0 3,2 0,795 0,795 0,795 0,795 1,0 3,9 1,0 5,4 1,0 7,8 1,0 0,795 8,58 1,0 9,2 1,0 0,1 0,2 0,15 0,2 0,2 0,2 О,З То же 0,2 0,35 0,2 Разряд неустойчивТо же 0,4 0,2 Формул а и э обретения 1. Электронный источник для сварки с продольным извлечением частиц с отражательного разряда, содержащий корпус с размещенным в нем эмиттерным катодом и расположенным напротив него полым катодом с дозирующим отверстием канала натекания; анод и извлекающий электрод, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работы источника путем исключения пробоя плазмы через дозирующее отверстие, источник снабжен завихрителем, выполненным с доэирующим отверстием и установленным на расстоя 0,795 0,0314 0,0314 .0,0314 0,0314 0,0314 0,314 200 200 200 200 200 200 гоо 100 100 100 100 100 100 100 300 300 300 300 300 300 То жеРазряд устойчив, пробоев нетТо же Наблюдаются пробоиТо жеНаблюдаются пробоиТо жеРазряд устойчив, пробоев нетТо же Разряд неустойчив,наблюдаются пробои Разряд не зажигаетсяРазряд устойчив, пробоев нет1559569 Дед Составитель И; фроловТехред М.Моргентал Корректор А. Козориз Редактор Е. Полионова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 558 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5