Контроль геометрических параметров электронного пучка при электронно-лучевой сварке

• Автор: Бочаров, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 148 с. : ил.

# ГЛАВА 1. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА
1Л Методы контроля и стабилизации геометрических параметров электронного пучка
1.1.1 Методы фокусировки электронного пучка
1.1.2 Методы измерения диаметра электронного пучка
1.2 Контроль энергетических параметров электронного пучка
1.2.1 Методы измерения плотности распределения энергии в поперечном сечении пучка
1.2.2 Определение ширины распределения плотности энергии электронного пучка
1.2.3 Факторы, влияющие на распределение плотности
энергии по поперечному сечению электронного пучка
Выводы и постановка задачи
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РЕНТГЕНОВСКОГО ДАТЧИКА ГЕОМЕТРИИ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА
2.1 Особенности формирования рентгеновского излучения от
поверхности свариваемого изделия
2.2 Контроль рентгеновского излучения от поверхности свариваемого изделия рентгеновским датчиком геометрии электронного пучка
2.3 Анализ формы распределения плотности тока по сечению электронного пучка
2.4 Оценка ширины распределения плотности тока электронного пучка
по зондовой характеристике рентгеновского датчика геометрии
электронного пучка
Выводы

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА
• 3.1 Автоматизированная система для исследований распределения
плотности энергии электронного пучка
3.2 Определение параметров распределения по зондовым характеристикам
3.2.1 Определение оптимального числа интервалов группирования
3.2.2 Расчет энтропийного диаметра по зондовой характеристике
3.2.3 Оценка координаты центра распределения зондовой характеристики
,4 3.2.4 Оценка среднеквадратического отклонения, контрэксцесса и
энтропийного коэффициента по зондовой характеристике
3.3 Результаты проведенных измерений геометрических параметров распределения по зондовым характеристикам
3.4 Выбор закона распределения плотности тока пучка
3.5 Оценка точности проводимых измерений
Выводы
ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ
4 ГЕОМЕТРИИИ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА
4.1 Автоматизированная система контроля геометрии электронного пучка
4.2 Конструктивное исполнение системы
4.3 Работа автоматизированной системы контроля геометрии
электронного пучка в составе микропроцессорной АСУ ТП ЭЛС
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
% СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Электронно-лучевая сварка (ЭЛС) получила широкое распространение в отраслях машиностроения, связанных с производством авиационной и аэрокосмической техники. ЭЛС относится к методам сварки высококонцентрированными источниками энергии, позволяя соединять за один проход металлы и сплавы толщиной от 0,1 до 400 мм, и обладает широкими технологическими возможностями.
Электронный пучок является основным инструментом при ЭЛС. Во время сварки на его параметры оказывают влияние множество факторов: ускоряющее напряжение, ток фокусирующей системы, уровень вакуума, юстировка прожектора электронно-лучевой пушки, состояние катода и т.д. Поэтому для обеспечения гарантированного качества сварного соединения необходима предварительная настройка электронно-лучевого оборудования и контроль сварного шва на образцах.
В этих условиях контроль энергетических характеристик электронного пучка и их воспроизводимость становиться актуальной задачей. Это особенно существенно при исследованиях технологии ЭЛС (например, взаимодействия электронного пучка с материалом, сравнение способов сварки на различном оборудовании), а также для воспроизводимости технологического процесса на различных установках и различном энергетическом оборудовании в промышленных условиях.
Существуют различные методы определения характеристик электронного пучка. При этом основное внимание уделяется определению его геометрических параметров: диаметра, угла сходимости, положения фокальной плоскости. Однако они не определяют полностью проплавляющую способность электронного пучка, которая так же зависит от пространственного распределения его энергетических характеристик, а именно распределения плотности энергии.
Таким образом, наиболее информативными являются методы контроля плотности распределения энергии в поперечном сечении электронного пучка. Совокупность параметров электронного пучка, полученных с помощью данных
2. Площадь кривой распределения, или нулевой центральный момент распределения, нормированный максимальным значением величины плотности распределения Jmax [58]
ds=T^-]jn(x)dx-
^ max

При этом функция распределения тока F(x)= Jjn(x)dx, имеющая максималь-
-оо
ное значение плотности распределения j„(0) = Jmax, заменяется на равную ей F*(x)= jj*(x)dx функцию распределения, отображающую равномерный закон
плотности распределения, для которого на участке <1эф=(х2-х1) значение
плотности распределения j* (х) = Jmax.
Диаметр ds для нормального нормированного распределения равен
где стп - среднее квадратическое отклонение электронов от оси электронного пучка, которое определяют через второй центральный момент р2 функции распределения.
3. Эффективный диаметр dЭф = 2ап указывает интервал, в который попадает
% энергии электронного пучка, при условии, что плотность энергии распределена на поверхности изделия по нормальному закону.
Все эти методы при расчете ширины распределения исходят из условия, что полученное в результате измерения плотность распределения имеет вид нормального закона.