Электронно-лучевые технологии
Физико-технические основы электронно-лучевых технологий
Электронно-лучевой нагрев применяется для обработки тугоплавких и химически активных металлов, сварки, испарения металлов и оксидов, выращивания монокристаллов, металлизации и напыления и т.д.
Технологические преимущества электронно-лучевого нагрева:
а) возможность в широких пределах плавно изменять удельную энергию;
б) большая удельная мощность (от десятков ватт до нескольких мегаватт);
в) возможность управления пространственным положением луча с помощью магнитной системы;
г) возможность использования вакуума как рабочей среды;
д) возможность получения малоразмерной (прецизионной) зоны воздействия электронного луча на обрабатываемый материал.
Недостатки этого вида нагрева - необходимость обеспечения высокого вакуума, а также сложность изготовления, эксплуатации и высокую стоимость электронно-лучевого оборудования.
В нагревательных установках с использованием электронного луча последний представляет собой направленный поток электронов, переносящий энергию от излучателя электронов к изделию. Ускоренные электроны приобретают кинетическую энергию, пропорциональную их скорости, которую они передают веществу обрабатываемого объекта.
Конструкции электронно-лучевых установок
Можно выделить два комплекса - энергетический и электромеханический.
Энергетический комплекс ЭЛУ включает в себя электронную пушку с блоками питания и управления лучом. Электронной пушкой называется устройство, в котором эмитируемый катодом пучок электронов формируется в электрическом и магнитном полях в луч, который ускоряется в электрическом поле, выводится через отверстие в аноде и направляется на нагреваемый объект.
|
|
|
Рис. 9.9 Схема ЭЛУ с кольцевым катодом
|
Многочисленным семейством ЭЛУ являются плавильные установки. Наиболее простая схема электронной плавильной установки с кольцевым катодом и автоэлектронным нагревом, у которой анодом служит сам расплавляемый металл, показана на рис. 9.9. Катодом К является нагретая до 2500 К протекающим через нее током вольфрамовая спираль. Анод А - расплавляемый электрод и жидкометаллическая ванна, находящаяся в верхней части образующегося в кристаллизаторе слитка. Вокруг катода расположен молибденовый экран Э, находящийся под тем же потенциалом. Выходящие из катода электроны отталкиваются экраном и в виде кольцевого пучка устремляются на электрод и в жидкометаллическую ванну слитка. Конец электрода расплавляется под действием бомбардирующих его электронов. Жидкий металл каплями стекает в ванну.
|
|
|
Кроме ЭЛУ с кольцевым электродом применяются и другие конструкции ЭЛУ: с радиальными пушками и аксиальными пушками.
Плавильные ЭЛУ применяются главным образом для переплавки стали, молибдена, ниобия и других тугоплавких и химически активных металлов. Их мощность составляет от 50 до 2000 кВт. Ускоряющее напряжение составляет 5-15 кВ.
Сварочные ЭЛУ с особо остросфокусированным лучом работают при ускоряющем напряжении 70-100 кВ.
Для питания ЭЛУ используются высоковольтные ИП постоянного тока. Они состоят из повышающих трансформаторов и высоковольтных выпрямителей, собираемых на тиратронах, селеновых элементах или кремниевых диодах. На крупных установках для стабилизации тока пучка применяются параметрические источники тока.
В состав электромеханического комплекса входят рабочая камера, вакуумная система, системы позиционирования и перемещения заготовки, система наблюдения за ходом процесса, система защиты оператора от рентгеновского излучения и ряд вспомогательных устройств и механизмов.
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 179; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!