多功能电子束偏摆装置的研究

本文提出的电子束偏摆装置.采用数字线路,能够产生符合工艺要求的各种波形.克服了同类装置只能产生有限波形的缺点,并能模拟双电子枪和实现脉冲工艺等多种功能,为电子束焊接工艺研究提供了一个灵活的手段。该装置在电子束焊机上的试验结果证明,合理选用电子束偏摆参数,在适当频率和偏摆幅度下,对1Cr18Ni9、GC-4、LY-11等材料可以在不同程度上抑制钉形缺陷,平滑焊缝底部,消除根部气孔。     

基于CPLD的电子束同步扫描控制系统

针对中高压电子束焊机5～60 mA电子束流的品质诊断,通过研究电子束在电磁偏转线圈中的扫描运动原理,建立了基于复杂可编程逻辑器件（CPLD）的电子束高速偏摆扫描系统.该控制系统由工业控制计算机,CPLD主控电路、D/A转换电路、低通滤波电路、光电隔离电路、功率放大器、电磁偏转线圈以及CPLD外围电路组成,实现了两路波形...     

基于空间电荷采集实现电子束焊接过程实时监控的装置及方法

为了实现电子束焊接过程的在线监控,保证焊缝成形质量,研制了一套空间电荷信号采集处理系统,系统由传感采集模块、信号处理模块和显示分析模块组成.通过多组6061铝合金平板对接焊接工艺试验,实时采集焊缝熔池正上方8个位置的电荷,分析电荷信号波形特征与焊接成形质量关系规律,建立了波形变化对焊缝成形质量判据准则.结果表明,该系统采集的信号波形能够有效的评价焊接过程稳定性,以及实时判断焊偏、未熔合、焊穿等成形缺陷.     

高能束高频等效热源表面改性技术

电子束扫描波形设计是电子柬表面改性技术开展的前提,也是影响高频扫描电子束能量输入均匀性的关键因素.根据电子束扫描特性,设计电子束熔覆改性试验所用波形,并利用该波形进行钛合金表面熔凝和硅化物涂层重熔试验,研究扫描波形对电子束单道熔覆能量输入均匀性的影响.结果表明,合理设计电子束扫描波形可以保证波形区域能量输入均匀,重熔层获得均匀的熔化深度,电子束扫描波形是影响电子束熔覆改性过程中重熔层表面温度场的关键因素.     

电子束X形轨迹偏摆装置

采用高速度和可与束流直径相比拟的偏摆量按不同轨迹偏摆电子束,是保证提高焊接接头质量的有效工艺措施。广泛采用的有电子束沿焊缝纵向和横向,以及按圆周旋转的偏摆。对其它各种类型的轨迹研究表明,采用 X 形轨迹偏摆电子束,在选用最佳偏摆频率的情况下能达到最大的效果,可在熔深减小极少的情况下大大减少焊缝根部缺陷。按其它轨迹偏摆电子束,往往应用专门的模     

基于可编程控制的扫描电子束加工技术

在通用真空电子束焊机的基础上配置两对电子束偏转线圈、工控机多功能数据采集卡、功率放大器、可编程控制器以及虚拟仪器软件LabVIEW等，构建一个电子束扫描控制系统。利用该系统可对电子束扫描轨迹、扫描频率以及加热区域电子束能量密度的分配进行离线编辑和在线调节。使用该系统进行了不锈钢毛细管板结构的钎焊试验，钎焊接头质量满足结构技术规范。对铌钛异种合金采用不对称热输入的扫描加热方式进行焊接，获得了铌、钛熔化量相当，焊缝形状对称的焊接接头。对于不能直接焊接的异种金属(如Re—Ti)，可使用该系统的扫描加热技术，通过粉末冶炼制备中间过渡层。     

基于Helmholtz线圈的电子束高速扫描系统设计

针对国内电子束偏转扫描线圈的磁感应强度较低、均匀性较差,扫描速度较慢等不足,基于Helmholtz线圈的工作原理,采用空心结构设计了电子束偏转扫描线圈;提出一种双逆推主电路拓扑结构,使扫描线圈的驱动电压增加一倍,从而提高了扫描线圈驱动电流的变化速度;采用电流霍尔传感器和PID调节电路设计了驱动电流闭环控制电路,并利用Labview软件开发了电子束高速扫描控制程序.结果表明:该电子束高速扫描系统扫描线圈的磁感应强度和均匀性能够满足大角度电子束偏转扫描要求,并有效提高驱动电流的变化速率,可以实现电子束高速扫描.     

提高电子束焊机栅偏电源可靠性的措施

１栅偏电源工作原理在三极电子枪中，栅偏电源的作用是在控制极和阴极（灯丝）之间提供一个偏置电压，用来调节电子束电流的大小，并能改善电子束斑点的成形。本文介绍的电源的栅偏原理线路如图１所示，它的负载电流只是通过Ｒ１的电流（１０ｍＡ），工作电压最大为１５０...     

电子束熔覆大面积均匀束斑设计及试验

文中利用角度等分和热作用等分原理,通过理论计算设计出投影波形束斑模型,该束斑模型具有扫描区域内能量均匀分布的特点.对所设计的投影波形进行离散化处理,利用最小二乘法对波形进行拟合,生成电子束设备数控系统能够识别的图形.针对常用的典型波形和理论计算的投影波形,分别在铌合金硅化物涂层上进行束斑波形均匀性试验.结果表明,投影波形熔覆处理区域在表面均匀性、表面平整性和表面颗粒均匀性等方面,均优于常用典型波形.     

扫描轨迹可控的电子束钎焊

提出一种电子束扫描轨迹和扫描方式控制方法，采用二维曲线来描述电子束扫描轨迹，根据实际焊缝的形状、扫描区域的尺寸、扫描方式等建立曲线方程，并对其进行离散化处理，然后经D／A转换产生所需的模拟信号，该信号经放大后输入给偏转线圈驱动电子束按设定的扫描轨迹和扫描方式运动。不仅扫描轨迹可根据实际焊接的需要任意编辑，而且扫描方式也可任意设定，如连续或断续扫描、点、线、区域扫描等，使电子束成为可控移动热源，并将该方法成功地应用于电子束钎焊中。     

电子束焊机用调幅式PWM型快速栅偏压电源

介绍了电子束焊机用电子束流快速控制原理。根据电子束焊接工艺对电子束流控制系统的要求,设计了一种调幅式ＰＷＭ型快速控制电路。利用ＰＬＣ的特殊功能模块技术,较好地实现了电子束流的上升梯度和下降梯度的方便调节。电源的控制系统工作可靠、功率转换效率高、电路结构简单、维修方便。电源的各项技术要求满足电子束焊接工艺需要。     

电子束钎焊温度模糊控制系统

将被焊工件温度模糊控制技术应用于电子束扫描钎焊中,所研发的系统集成了电子束焊接过程控制、电子束扫描轨迹控制、工件温度模糊控制、焊接数据高速采集与存储等多项功能.通过扫描轨迹的编辑与控制,可以适应各种形状曲线钎焊缝的温度场要求;在电子束对工件进行扫描加热的同时,通过温度采集装置实时得到被焊工件的温度信号并与设定值进行对比从而得到温度偏差及偏差的变化率作为模糊控制器的两个输入变量,以模糊控制器输出控制量调节电子束流大小,从而实现钎焊温度的闭环控制.控制系统具有响应速度快、稳定时间短、稳态误差小、超调量小等特点,表明在电子束钎焊过程中采用模糊控制技术可以得到非常理想的控制效果.     

真空高能电子束瞬态数据采集及预处理

高能电子束的空间功率密度分布及焦斑形态是表征电子束品质的重要因素.在分析高能电子束流特点的基础上,提出电子束功率密度的检测思路及检测装置,基于电子束偏转扫描信号和采集信号的特点及关系提出电子束采集系统结构,运用PCI-1714采集卡解决采样信号的高频、高速数据传输及共享外部时钟源的数据采集触发方式,重点阐述了串口通信、采集数据流程及采集数据的分割预处理方法等.结果表明,该系统结构能够有效采集高能瞬态束流原始信号,为束流空间数据处理和分析提供方法.     

Investigation on gradient material fabrication with electron beam melting based on scanning track control

A new electron beam control system was developed in a general vacuum electron beam machine by assembling with industrial control computer, programmable logic control （PLC）, deflection coil, data acquisition card, power amplifier, etc. In this control system, scanning track and energy distribution of electron beam could be edited off-line, real-time adjusted and controlled on-line. Ti-Mo gradient material （GM） with high temperature resistant was fabricated using the technology of electron beam melting. The melting processes include three steps, such as preheating, melting, and homogenizing. The results show that the GM prepared by melting technology has fine appearance, and it has good integrated interface with the Ti alloy. Mo and Ti elements are gradually distributed in the inter.face of the gradient material. The microstructure close to the Ti alloy base metal is α ＋ β basket-waver grain, and the microstructure close to the GM is a single phase of β solid solution.     

示教再现方法在真空电子束焊接时的应用

叙述了用于真空电子束圆形焊缝的自动跟踪系统的设计和试验过程。在真空电子束焊接航天器件的圆形焊缝时 ,由于工装等原因 ,出现电子枪回转中心与焊缝圆心不同心现象。使用本控制系统 ,用小束流电子束先对焊缝进行扫描 ,利用电子束在焊缝上和在工件上反射回来的二次电子数量不同而反映出焊缝的位置 ,并由计算机实时记录整个圆形焊缝各点与束斑间的偏差值 ,完成一个示教过程 ;然后由计算机处理与分析所获取的数据并存储 ;在焊接时利用处理后的偏差值在圆形焊缝相应位置不断修正电子枪的位置 ,从而达到电子束斑点与焊缝对中的目的     

电子束焊接工艺文档编制与管理系统

采用面向对象编程技术开发实现了对焊接工程项目工艺流程档的计算机管理(具备对记录的检索、添加、删除、修改、复制和打印功能)以及对电子束焊接工艺数据(包括母材、焊机、焊材、接头图和焊接工艺参数等)的存储和管理。设计了电子束焊接工艺知识咨询模块，以实现整理、保存和传播电子束焊接知识的功能。系统具有友好的人机界面、良好的使用性能和较高的数据安全性及防错能力。     

不锈钢管板接头电子束钎焊

应用自主开发的基于虚拟仪器的电子束钎焊系统，成功实现了不锈钢毛细管板接头的电子束钎焊。研究了电子束束流、加热时间、聚焦电流和扫描幅值等电子束钎焊工艺参数对钎焊接头质量的影响规律。试验结果表明，随着电子束输入功率密度的增加，钎角高度和BNi-2钎料向毛细管壁的扩散深度都逐渐增大。在优化的电子束钎焊规范下，不锈钢管板接头钎透率100％，毛细管无溶蚀产生。通过电子探针显微分析仪研究了电子束钎焊接头中各相的化学组成，钎焊接头主要由硼化镍相、硼化镍和硅化镍相、硼化铬相以及镍的固溶体组成。     

大型电子束轰击炉束功率控制系统的设计

大型电子束轰击炉的加速电源采用六相十二脉波全波整流和开环控制时,可通过控制电子束流自动伺服加速电压反向变化来稳定熔炼功率。针对电子束发射过程的复杂性,采用一种新型智能控制器--九点控制器设计了电子束功率稳定控制系统。电网电压有±10%变化,熔炼功率调节范围为30%～100%额定功率,电子束功率的稳态偏差<4%;电网电压短时有20%降落,额定功率熔炼时,电子束功率的动态降落<10%。运行结果表明,控制系统的稳态和动态性能指标都满足了熔炼工艺要求,且加速电源运行效率高,对电网谐波污染少;控制系统在保证控制精度的同时,具有较好的稳定性和鲁棒性。