高压脉冲电子束的控制及其对焊缝形貌影响

研制出一台150 kV/30 kW高压脉冲电子束焊机,介绍了控制脉冲束流产生的偏压脉冲电源拓扑电路结构及脉冲束流频率、占空比、束流基值、束流峰值的调节控制技术.在0~1 kHz频率范围内,该电源可输出最大幅值200 mA的脉冲电子束束流,且工艺参数调节方便.分别采用脉冲束流与连续束流电子束工艺焊接了1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢,对不同工艺的焊缝形貌进行了对比分析.与连续束流电子束焊接工艺相比,采用脉冲电子束焊接工艺的焊缝熔深增加,深宽比增大;对于脉冲电子束焊接工艺,占空比给定时,随着束流频率增加,焊接缺陷减少.试验结果表明:脉冲束流频率、占空比是影响焊缝成形的关键工艺参数;脉冲调制方式控制偏压是获得高压脉冲电子束的理想控制技术之一.      

TC4钛合金EBW焊缝电子束局部热处理的三维温度场和应力场计算

以12 mm TC4(Ti-6Al-4V)钛合金厚板为研究对象,进行电子束焊接和局部热处理的有限元分析.提出了柱状体热源载荷模型和高斯环状面热源载荷模型;利用有限元模拟技术计算了给定工艺参数下电子束焊接和局部热处理的三维温度场和应力场.有限元分析的结果表明在采用合理工艺参数情况下电子束局部热处理可以减小焊后的残余应力.     

电子束焊接在某型战车负重轮平衡肘零件制造中的应用

针对某型战车负重轮平衡肘零件的特殊结构,对3种材料开展电子束焊接技术研究,在国内首次成功地将大厚度结构件电子束焊接技术应用到某型战车关键零部件的制造中,解决了高碳结构材料电子束焊接中零件变形和缺陷控制等技术关键,为零件的批生产提供了技术基础,满足了型号研制的需要.     

高压电子束焊机计算机参数控制系统

介绍了ＺＤ１５０—１５Ａ高压电子束焊机参数的工业计算机控制系统的硬件和软件。     

基于背散射电子的电子束加工过程在线观测系统研制

为了在高真空、高温、高金属蒸气的电子束加工过程中获得清晰的观测效果,采用四极板背散射电子接收传感器、高频信号放大电路、高频数据采集卡、高频偏转扫描系统等,研制了一套基于背散射电子的在线观测系统。通过试验验证,所研制系统可以有效观测100mm×100mm范围内的工件,图像分辨率为512像素×512像素,图像处理帧数可以达到6帧/s。     

基于LabVIEW的电子束焊接参数监测系统

在图形代码语言LabVIEW环境下开发了电子束焊接参数检测系统.描述了基于NI虚拟仪器的EBW焊接参数监测系统,构建了EBW焊接信号采集电路.该仪器具有在线显示EBW电参数的波形曲线、控制输出电子束扫描波形以及逻辑控制等能力,本文详细介绍了基于NI虚拟仪器的EBW焊接参数监测系统软件设计方法及控制流程.     

EB-PVD设备逆变电源研制

为了提高EB-PVD设备性能、增强其工作灵活性,基于三级AC-DC拓扑电路、多路逆变电路串并联技术、双闭环控制策略分别设计制造了加速电源、灯丝加热电源,并将所研制加速电源、灯丝加热电源与两极电子枪、真空系统、控制系统等进行集成,组成EB-PVD试验装置,分别测试了该装置输出的高压、最大束流、灯丝加热电流、功率变压器输入波形等。试验结果表明:所研制的逆变电源输出高压达到-30k V,束流输出时逆变电源输出特性为恒压特性;灯丝加热电流最大150A,最大束流达到2000m A。这表明所研制的逆变电源满足EB-PVD设备工作需求。     

一种新型脉冲电子束焊接用PWM逆变式栅偏压电源系统设计

提出一种基于传统连续电子束焊接技术的脉冲电子束焊接工艺的实现方法,应用现代功率电子开关器件及PWM脉宽调制控制技术,采用了先进的逆变技术进行脉冲偏压电源系统设计.由于系统工作在高频开关状态,整个脉冲偏压电源系统不仅动态响应快、电气性能指标高及控制性能好,而且还具有体积小、重量轻、可靠性高等一系列优点,各项技术指标完全能满足脉冲电子束焊接的工艺需要.     

CST仿真技术在电子枪聚焦部件中的应用

电子枪聚焦部件的结构和尺寸会直接决定最终电子束焦点处电流密度和束流半径,影响电子束流品质。通过CST仿真软件对电子枪聚焦部件进行分析,模拟得到电子枪聚焦部件不同的结构尺寸参数对电子束电流密度和束流半径的影响结果。仿真结果表明,在其他参数不变的情况下,聚焦线圈端面与电子发射面距离从305mm增加345mm时,电子束流半径从1.44mm减小至0.93mm;聚焦线圈内半径从30mm增大至40mm时,电子束流半径从0.86mm增至1.38mm;磁轭间隙从28mm增至43mm时,电子束流半径先减小再增大,在34mm处束流半径达到最小值0.957mm。使用基于CST仿真优化参数制备聚焦线圈的电子枪对1mm TC4薄板进行焊接试验,在相同焊接工艺参数的情况下,新得到的焊缝宽度小于原有焊缝。     

电子枪束源部件结构尺寸对束流品质影响的CST仿真

在直热式电子枪中,电子枪束源部件结构尺寸的改变会改变静电场对电子束的初次汇聚,从而影响束流品质。针对电子枪中静电场以及电子运动轨迹难以用常规方法直接测量的问题,通过建立1∶1三维模型,并利用CST电磁仿真粒子工作室对整个束流产生过程进行模拟。利用控制单一变量的方法,结合模拟所得数据,得到了在不同条件下,静电场分布、电子的运动轨迹以及各个变量与最终焦点处束流电流密度关系曲线,最终得到了束流品质最优的束源部件结构尺寸。用优化了阴阳极结构及阴阳极距离后的电子枪在铝合金板材上进行实际焊接试验,所得焊缝形貌优于原有电子枪焊接所得焊缝,证明了模拟结果的正确性。此种模拟方法为改善现有电子枪束流品质以及未来电子枪设计提供了参考依据。