Wyniki 1-10 spośród 10 dla zapytania: authorDesc:"ANDRZEJ CZOPIK"

Optymalizacja punktu pracy katody bezpośrednio żarzonej w spawarce elektronowej DOI:


  Podstawowymi parametrami procesu spawania elektronowego są wysokie napięcie, prąd anodowy, prąd ogniskowania i prędkość spawania. Zmieniając te parametry można kształtować w kontrolowany sposób głębokość przetopu oraz geometrię spoiny. Nie mniej ważnym parametrem jest prąd żarzenia katody umożliwiający emisję elektronów. Powinien on być ustawiony tak, aby zapewnić stabilną emisję elektronów na jednakowym poziomie przy możliwie długim czasie pracy katody. W czasie pracy katody jej poprzeczny przekrój ulega zmniejszeniu, a temperatura pracy wzrasta, co przy stabilizowaniu prądu żarzenia powoduje szybsze zużycie katody, oraz co jest bardziej istotne, zmiany w geometrii WE. Niniejszy artykuł opisuje metodę ustawiania prądu żarzenia tak, aby niezależnie od stanu katody gęstość emisji elektronów była na stałym założonym poziomie. Jest to bardzo ważne dla zapewnienia powtarzalności procedur technologicznych, przy długich spoinach lub długich seriach, jak też przy spawaniu odpowiedzialnych części w przemyśle lotniczym czy jądrowym. Opis zagadnienia Do wytworzenia wiązki elektronowej (WE) niezbędna jest wyrzutnia elektronów. W spawarkach elektronowych najczęściej stosowane są wyrzutnie triodowe, gdzie pomiędzy anodą i katodą znajduje się elektroda sterująca, której główną funkcją jest sterowanie wartością prądu wiązki [1]. Źródłem elektronów wyrzutni elektronowej termoemisyjnej jest katoda, zazwyczaj metalowa, pracująca w wysokiej temperaturze umożliwiającej emisję elektronów. Ze względu na sposób dostarczania energii niezbędnej do uzyskania temperatury emisji elektronów, termokatody metalowe dzieli się na bezpośrednio lub pośrednio żarzone. Katody bezpośrednio żarzone nagrzewane są wskutek przepływu prądu przez tę elektrodę (efekt Joule’a). Katodę stanowi odpowiednio uformowana taśma lub wytłoczona kształtka mocowana w uchwytach zapew-niających stabilne położenie katody oraz stanowiących doprowadzenia prądu. Najprostszą k[...]

System sterowania wiązką elektronów dział elektronowych dużych mocy w zastosowaniu do urządzeń EB PVD

Czytaj za darmo! »

Wiązki elektronów (WE) dużej mocy znajdują, dzięki swoim zaletom, szerokie zastosowanie w różnego rodzaju urządzeniach. Najczęściej są toWE o mocy od kilku do kilkudziesięciu KW. Wiązka elektronowa jest narzędziem "czystym". W procesie technologicznym nie wprowadza żadnych zanieczyszczeń. Jej energię w trakcie procesu można w prosty sposób regulować, a sterowanie procesem łatwo zautomatyzować. Dzięki temu proces jest powtarzalny, a wpływ czynnika ludzkiego znacznie ograniczony. Jednym z zastosowań WE dużej mocy jest nanoszenie warstw metodą EB-PVD (Electron Beam Physical Vapour Deposition). Metoda ta jest bardzo atrakcyjna, jeśli idzie o efekty techniczne i produkcyjne, a jej stosowanie w świecie rozszerza się. Zazwyczaj w urządzeniach tego typu, w zależności od zastosowań, i[...]

Optymalizacja pola elektrycznego w obszarze przyłącza wysokiego napięcia dla generatorów we o napięciach ok. 100 kV

Czytaj za darmo! »

Komora wyrzutni generatora wiązki elektronów (WE) zawiera zespoły, których konstrukcja decyduje o parametrach WE oraz o stabilności pracy urządzenia. Źródłem pola elektrycznego w obszarze tej komory jest: - zespół wyrzutni elektronów, gdzie jest wytwarzana i wstępnie kształtowana WE; - przyłącze wysokiego napięcia łączące zasilacz wysokiego napięcia znajdujący się poza próżnią z elektrodami wyrzutni elektronów pracującej w środowisku próżni. W artykule przedstawiono optymalizację pola elektrycznego w obszarze komory wyrzutni, powstającego wokół przepustu próżniowego i doprowadzenia wysokiego napięcia tworzących przyłącze WN. Rozkład pola elektrycznego zależy od kształtu i położenia elementów przewodzących, do których przyłożone są napięcia, od wartości tych napięć oraz od ks[...]

Procedury kontroli urządzeń do spawania wiązką elektronów

Czytaj za darmo! »

Spawanie wiązką elektronów (WE) umożliwia uzyskanie połączeń o najwyższej jakości. Technologia spawania wiązką elektronów jest ze względu na swoje zalety szeroko stosowana w produkcji elementów o najwyższych wymaganiach między innymi w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, precyzyjnym i zbrojeniowym. Szczególny nacisk jest kładziony na powtarzalność procesu oraz obiektywizację wyników przy jak najmniejszym wpływie operatora na proces. Efekt taki może zapewnić wprowadzenie szeroko pojętych procedur ISO dotyczących urządzeń i technologii spawania WE. Jednym z podstawowych warunków wprowadzenia wymagań ISO do procesu spawania wiązką elektronową jest uzyskanie certyfikatu dla urządzeń do spawania WE. Normy dotyczące kontroli odbiorczej urządzeń do spawania wiązką elektronów są opr[...]

Quasi wielokrotna wiązka elektronów do spawania z obróbką cieplną


  Najnowsze urządzenia do spawania wiązką elektronów (WE) wyposażone są w cyfrowe układy sterowania pozwalające precyzyjnie i powtarzalnie kształtować rozkład mocy WE w punkcie jej oddziaływania z materiałem. Można tego dokonać poprzez regulację prądu WE, położenia ogniska, a także odchylając WE według ściśle określonych schematów czasowo-przestrzennych. Ten ostatni sposób stwarza szerokie możliwości kształtowania zarówno geometrii, jak i właściwości spoiny. Pozwala między innymi na stosowanie quasi wielokrotnej WE tj. odchylania jej w ten sposób, że wykonuje kilka operacji technologicznych jednocześnie np. spawa w co najmniej dwóch miejscach lub wykonuje spoinę i jej obróbkę cieplną [1, 2]. Niektóre spawane materiały lub połączenia różnych materiałów wymagają specjalnej obróbki cieplnej. Można wyróżnić dwa rodzaje obróbki cieplnej: - zmieniającą właściwości mechaniczne materiału poprzez przemiany strukturalne bez naruszenia jego powierzchni; - zmieniającą strukturę samej spoiny poprzez dodatkowe jej wygrzanie z powierzchniowym topieniem włącznie. Obydwa rodzaje obróbki cieplnej mogą być wykonywane za pomocą WE. Przy czym w pierwszym przypadku wymagane jest nieznaczne wystygniecie obrabianego detalu, dlatego wykonuje się ją zazwyczaj po kilku minutach podczas dodatkowego przesuwu spoiny pod wiązką o obniżonej mocy wykonującą ruchy omiatające wygrzewany obszar według określonego schematu czasowo-przestrzennego. Natomiast w drugim przypadku pożądane efekty w postaci eliminacji wad spoiny można uzyskać przy natychmiastowej - po przejściu WE spawającej - obróbce cieplnej usuwającej pęcherzyki gazu z obszaru spoiny poprzez powtórne przetopienie jej powierzchni. Przeprowadzenie takiej operacji tuż przed wykonaniem spoiny pozwala na usuniecie zanieczyszczeń z warstwy przypowierzchniowej, co również może poprawić jakość spoiny. Procesy takie można przeprowadzić za pomocą quasi[...]

Zastosowanie quasi wielokrotnej wiązki elektronów do wykonywania spoin po okręgu


  Wprowadzenie komputerowych układów sterowania generatorami wiązek elektronowych w spawarkach elektronowych stwarza możliwość wytwarzania quasi wielokrotnych wiązek elektronowych (WE). Poprzez oddziaływanie WE w kilku miejscach prawie jednocześnie, można spawać między innymi elementy łatwo odkształcające się. Quasi wielokrotna WE tworzona jest przez jej odchylanie według określonych schematów czasowo-przestrzennych [1]. Wiąże się to zarówno z przerwaniem ciągłości operacji spawania jak i zmianą geometrii WE wraz z jej odchyleniem. W związku z tym pojawiają się pewne ograniczenia dotyczące średnicy spoiny oraz konieczność takiego doboru parametrów związanych z quasi wielokrotnością WE, który zapewni pożądaną jakość spoiny przy optymalnym zużyciu mocy. Wykonanie spoiny po okręgu poprzez odchylanie WE na nieruchomym detalu wymaga określenia następujących parametrów: liczby punktów tworzących okrąg, krotności WE i szybkości spawania. Krotność WE ma wpływ na wartość prądu WE potrzebnego do wykonania spoiny. Natomiast na potrzeby przeprowadzanych badań dodano jeszcze jeden parametr, który należy wziąć pod uwagę przy określaniu zakresu stosowalności spawania po okręgu przez odchylanie WE - średnicę tego okręgu. Średnica wykonywanej spoiny, zależy od kąta odchylenia WE oraz odległości roboczej spawanego detalu. Kąt odchylenia WE można regulować poprzez zaprojektowanie figury o odpowiednim rozmiarze oraz dobranie wielkości wzmocnienia układu odchylania WE. Ponieważ regulacja wzmocnienia (w urządzeniu opracowanym w ITR) jest w praktyce tłumieniem tzn. przy zerowej wartości wzmocnienia WE nie jest odchylana, dla rozważanych spoin projektowane figur[...]

Nowa metoda pomiaru wysokich napięć przy wykorzystaniu materiałów nanokompozytowych


  Pomiar wysokiego napięcia powyżej 50 kV wykonywany jest zazwyczaj w sposób pośredni przez złożone układy pomiarowe i związany jest często z wydzielaniem dużych mocy, które muszą być odprowadzane. Znanych jest kilka konstrukcji przyrządów i układów wykorzystywanych do pomiarów wysokich napięć stosowanych w zależności od źródła i rodzaju napięcia, warunków zewnętrznych, a także celu pomiaru. Do określania wartości: napięcia stałego, szczytowej napięcia przemiennego, lub szczytowej napięcia udarowego stosowany jest iskiernik. Wykorzystuje on skończoną wytrzymałość elektryczną powietrza i zależność napięcia przeskoku w powietrzu od odległości elektrod, do których to napięcie jest przyłożone. Zazwyczaj stosuje się iskierniki kulowe o znormalizowanych średnicach kul, a wytworzone między nimi pole elektryczne zależy od tych średnic i ich odległości. Na napięcie przeskoku oprócz wielkości pola elektrycznego, wpływają warunki atmosferyczne oraz otaczające przedmioty. Innym przyrządem do pomiaru wysokiego napięcia jest dzielnik napięciowy. Pomiar napięcia za pomocą dzielników polega na zmniejszeniu wartości napięcia doprowadzanego do przyrządu pomiarowego przy możliwie wiernym zachowaniu jego kształtu. W tym celu stosuje się dzielniki rezystancyjne, pojemnościowe lub rezystancyjno-pojemnościowe. Mierzona wartość zależy od stosunku impedancji poszczególnych elementów dzielnika. Przy doborze tych elementów należy również uwzględnić wydzielanie się na nich dużych ilości ciepła w wyniku przepływu prądu. Kolejnym znanym przyr[...]

Przyrząd do pomiaru wysokiego napięcia wykorzystujący zimną emisję


  Pomiar wysokiego napięcia - powyżej 50 kV - jest zawsze kłopotliwy i wciąż poszukiwane są nowe metody i przyrządy pomiarowe, które ograniczą wydzielanie się mocy w przyrządzie pomiarowym i wyeliminują niebezpieczeństwo wyładowań w obszarze odczytu wartości mierzonej. Jednym ze sposobów jest wykorzystanie zjawiska zimnej emisji z materiałów nanokompozytowych. W Instytucie Tele- i Radiotechnicznym prowadzono badania nad zależnościami między tym zjawiskiem a wysokim napięciem, które je wywołuje [1], w efekcie czego opracowano konstrukcję przyrządu do pomiaru wysokiego napięcia. Przyrząd pomiarowy składa się w uproszczeniu z układu anoda-katoda, do którego przykładane jest mierzone wysokie napięcie oraz szeregowo włączonego opornika wzorcowego (rys. 1). Wysokie napięcie powoduje wytworzenie pola elektrycznego umożliwiającego zimną emisję elektronów z katody i zbieranie ich przez anodę. Na podstawie pomiaru spadku napięcia na oporniku wzorcowym wyznaczany jest prąd zimnej emisji. Wartość płynącego prądu jest proporcjonalna do przyłożonego napięcia. Wyznaczając prąd zimnej emisji dla określonego materiału katody i ściśle określonej odległości między katodą a anodą można wyznaczyć wielkość napięcia przyłożonego między elektrodami. Konstrukcja przyrządu pomiarowego powinna zapewnić jednoznaczny i powtarzalny pomiar. Jednym z czynników odpowiedzialnych za to jest kształt i mocowanie katody z warstwą nanokompozytową. Należy tu uwzględnić możliwość zmiany odległości między elektrodami. Ponadto niezbędne są stabilne warunki próżniowe w obszarze katoda-anoda na poziomie 10-5 mbara. Kolejnym ważnym elementem jest bezpieczne doprowadzenie wysokiego napięcia eliminujące możliwość wyładowań do masy w obrębie czujnika. Należy również pamiętać przy projektowaniu takiego przyrządu o promieniowaniu rentgenowskim, które powstaje w wyniku oddziaływania elektronów z anodą. Katoda Kształt katody powinien[...]

Kształtowanie rozkładu energii na powierzchni tygla przez padająca wiązkę elektronów odchylaną pod dużymi kątami w urządzeniu EB PVD

Czytaj za darmo! »

Naparowywanie próżniowe za pomocą wiązki elektronów (EB PVD) jest wykorzystywane do nanoszenia różnego rodzaju warstw: z czystych metali, stopów, a także ceramiki i materiałów kompozytowych. Powłoki takie nanoszone są zarówno na elementy o niewielkich gabarytach, jak i na podłoża, które nie mieszczą się w całości w komorze roboczej, np. w postaci taśm. Urządzenia do EB PVD wyposażone są w je[...]

Odchylanie i modelowanie rozkładu energii wiązki elektronów w urządzeniu EB-PVD

Czytaj za darmo! »

Rozkład energii na powierzchni materiału omiatanego przez wiązkę elektronów (WE) odgrywa kluczową rolę w wielu procesach technologicznych. Przykładem może być naparowywanie próżniowe za pomocą wiązki elektronów (EB-PVD) wykorzystywane do nanoszenia różnego rodzaju warstw: z czystych metali, stopów, a także ceramiki i materiałów kompozytowych. W zależności od konstrukcji urządzenia, działa elektronowe umieszczane są pod niewielkim kątem w stosunku do linii prostopadłej do powierzchni naparowywanego materiału lub też z boku, równolegle do powierzchni, którą wiązka ma omiatać - jest wtedy odchylana o ok. 90° [1]. Opracowana przez autorów metoda odchylania i modelowania energii odchylonej pod dużym kątem WE na powierzchni materiału, pozwala na precyzyjne pozycjonowanie WE na omia-[...]

 Strona 1