Способ управления фокусировкой электронного пучка
Изобретение относится к электронно-лучевой 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. Определяют расстояние R<SB POS="POST">изд</SB> до поверхности свариваемого изделия 6 через геометрические параметры круговых разверток электронного пучка 5, последовательно преломляемого на двух и одном уровне. Определяют расстояние R<SB POS="POST">изд</SB> до поверхности свариваемого изделия 6 в момент совпадения траекторий сканирования одно- 7 и двупреломленного 5 электронного пучка в двух точках на линии стыка. Оптимальный уровень фокусировки электронного пучка устанавливают электромагнитной линзой 3 в зависимости от расстояния R<SB POS="POST">изд</SB> до поверхности свариваемого изделия 6. Способ позволяет упростить используемое оборудование и повысить его надежность. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51) 5 В 23 К 15 00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А 8TOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 44! 8992/31-27 (22) 03.05.88 (46) 07.02.90. Бюл. № 5 (71) Институт электросварки им. Е. О. Патона (72) В. И. Кислый и В. В. Зубов (53) 621.791.72 (088.8) (56) Заявка Японии № 56 †715, кл. В 23 К 15/00, 15.06.81. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ФОКУСИРОВКО1" 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 точности управления уровнем фокусировки электрон„„SU„„1540985 A 1
2 ного пучка путем использования того же электронного пучка в процессе измерения расстояния до поверхности изделия. Определяют расстояние R" до поверхности свари ваемого изделия 6 через геометрические параметры круговых разверток электронного пучка 5, последовательно преломляемого на двух и одном уровне. Определяют расстояние R, до поверхности свариваемого изделия 6 в момент совпадения траекторий сканирования одно-7 и двупреломленного 5 электронного пучка в двух точках на линии стыка. Оптимальный уровень фокусировки электронного пучка устанавливают электромагнитной линзой 3 в зависимости от расстояни R-i. до поверхности свариваемого изделия 6. Способ позволяет упростить используемое оборудование и повысить его надежность. ил.
1540985
45
P,„ tg и Р,= —-----сыч; +tg t>
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 сходимости 2<1, и расстоянием R! между серединой электромагнитной катушки, осуществляющей второе преломление, и точкой сходи мости) 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!, ф2), соответствующих пересечению стыка однократно преломленным пучком, сканирующим поверхность изделия с использованием кругового закона развертки, в тех жс точках, к»п>рые пересекают двукратно прелом.:>енн>>й пучок. С учетом полученных величин углов, а также геометрических параметров двукратно преломленного пучка определяют расстояния до поверхности изделия как в направлении электроннооптической оси пушки, так и параллельно последней по ходу движения пушки, а также наклон поверхности свариваемого изделия.
B состав устройства входят отклоняющие электрома гнитные катуш ки 1, соединенные с одним из выходов вычислительного устройства 2. К другому выходу вычислительного устройства 2 подключена фокусирующая электромагнитная катушка 3.
Два входа вычислительного устройства последовательно соединены с узконаправленными датчиками 4 вторичных электронов, расположенных симметрично относительно электронно-оптической оси пушки.
Способ реализуется следующим 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 уменьшается до размеров, на котором участок поверхности изделия можно считать плоским) .
Геометрические параметры (угол сходимости 2!(>, расстояние R! от точки сходимости 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 (D; 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 D; и D;, т. е. когда последовательно однократно преломленный пучок 7 пересечет стык в точке А, а затем в точке В.
При срабатывании. датчиков D; и D, в устройстве 2 определяются углы преломления пучка, соответственно ф! и ф2, с учетом зависимости ф=Г(1. . ), где ф— угол переломления пучка соответствующей электромагнитной катушкой;
I. . — ток отклонения. Зависимость ф =
=F(I---:! находится в памяти устройства 2.
По известным величинам углов ф! и >1:2, а также геометрическим параметрам двукратно преломленного пучка R! и 2q; в устройстве 2 определяется расстояние R . до изделия в направлении электронно-оптической оси пушки, а также наклон ос. поверхности на участке сканирования по формулам
020=-К .: = R2 — R2 1дф|. tgn=
=R2. (1 — tg>1;! ° tДа), R2 R3 (К! — R )tgq+(! — з tgq., получены из геометрических соображений
К2 (Д>>= (К! R )(Щ °
КЗ (Дф2= (К! Кз) tgq °
По рассчитанному значению К . устройство 2 в соответствии с заранее за1540985
Формула изобретения
Составитель И. Фролов
Редактор Л. Зайцева Техред И. Верес Корректор О. Ципле
Заказ 250 Тираж 631 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ CCCP
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 415
Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 1О! данной зависимостью 1я. =1(1х . ) устанавливает требуемое значение тока электромагнитной линзы 1ф.
В качестве датчиков 4 могут также использоваться узконаправленные датчики рентгено вско ro и злу че ни я.
Апробация способа проводилась на установке У вЂ” 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 ОЛ143, доработанного для целей управления последним с помощью универсального программируемого контроллера
«Электроника К1 — 20» (геометрические параметры пучка, преломленного на двух уровнях, выбирались следующие: Ri=
=I I0 мм; 2 — — 25 ). Точки пересечения стыка в процессе сканирования преломленным пучком фиксировались с помощью специально изготовленной линейки узконаправленных датчиков вторичных электронов, выходные 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 фокуси ровкой. 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 (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 оптималь15 ный уровень фокусировки устанавливают электромагнитной линзой в зависимости от расстояния между электронной пушкой и свариваемым изделием, отличающийся тем, что, с целью повышения точности управления
20 уровнем фокусировки электронного пучка путем использования того же электронного пучка 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
З0 до совпадения по двум точкам на линии стыка траектории сканирования с траекторией сканирования, полученной от сканирования двукратно преломленным электронным пучком, в момент совпадения траекторий сканирования фиксируют углы
3S преломления электронного пучка и по величинана м углов преломления электрон ного пучка и геометрическим параметрам круговой развертки двукратно преломленного электронного пучка определяют расстояние до поверхности свариваемого изделия в направлении электронно-оптической оси электронной пушки.
