CH395373A - Verfahren und Vorrichtung zum Schweissen oder Löten im dafür nicht direkt zugänglichen Innern eines Werkstückes - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Schweissen oder Löten im dafür nicht direkt zugänglichen Innern eines Werkstückes

Info

Publication number
CH395373A
CH395373A CH1297460A CH1297460A CH395373A CH 395373 A CH395373 A CH 395373A CH 1297460 A CH1297460 A CH 1297460A CH 1297460 A CH1297460 A CH 1297460A CH 395373 A CH395373 A CH 395373A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
workpiece
charge carrier
deflection
opening
carrier beam
Prior art date
Application number
CH1297460A
Other languages
English (en)
Inventor
Heinz Steigerwald Karl
Original Assignee
United Aircraft Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by United Aircraft Corp filed Critical United Aircraft Corp
Publication of CH395373A publication Critical patent/CH395373A/de

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/3002Details
    • H01J37/3007Electron or ion-optical systems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/005Soldering by means of radiant energy
    • B23K1/0056Soldering by means of radiant energy soldering by means of beams, e.g. lasers, E.B.
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/0013Positioning or observing workpieces, e.g. with respect to the impact; Aligning, aiming or focusing electronbeams
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/002Devices involving relative movement between electronbeam and workpiece
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/0046Welding
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/147Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)

Description


  Verfahren und Vorrichtung     zum        Schweissen    oder Löten  im dafür nicht direkt zugänglichen     Innern    eines Werkstückes    Bei der Herstellung komplizierter Werkstücke  kann die Aufgabe auftreten, Schweissungen im Inne  ren des Werkstückes vorzunehmen. Solche     Schweis-          sungen    sind mit den üblicherweise verwendeten  Schweiss- oder Lötverfahren nur unter grossen  Schwierigkeiten durchzuführen, da man hierzu eine  entsprechend grosse Öffnung in der     Aussenfläche    des  Werkstückes anlegen muss, durch die hindurch mit  Brenner und Zusatzdraht bzw. mit der Elektrode  manipuliert werden muss.  



  Es ist bekannt, Schweissungen mittels eines  fokussierten Ladungsträgerstrahles vorzunehmen.  Dieses Schweissverfahren bringt verschiedene  wesentliche Vorteile mit sich, welche im wesentlichen  in der geringeren Wärmebeanspruchung des  Schweissgutes begründet sind.  



  Die vorliegende Erfindung beruht nun auf dem  Gedanken, dass ein Ladungsträgerstrahl nicht nur  thermische Vorteile mit sich bringt, sondern dass er  auch ein sehr feines und relativ leicht beherrschbares  Arbeitsmittel darstellt.  



  Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum  Schweissen oder Löten im dafür nicht direkt zugäng  lichen Inneren eines Werkstückes, welches Verfahren  dadurch gekennzeichnet ist, dass als Arbeitsmittel ein  fokussierter Ladungsträgerstrahl verwendet wird,  dass der dem den Strahl erzeugenden System zuge  wandte äussere Teil des Werkstückes mit einer  Öffnung versehen wird, und dass Ablenksysteme den  Ladungsträgerstrahl so beeinflussen, dass er durch  diese Öffnung hindurch auf die Schweiss- bzw. Löt  stelle gerichtet     wird    und entlang einer gegenüber dem  Durchmesser der Öffnung längeren Schweiss- bzw.  Lötnaht geführt wird. Die Öffnung kann einen so  kleinen Durchmesser haben, dass letzterer dem drei  bis fünffachen Strahldurchmesser entspricht.

   Da im    allgemeinen Schweisstrahlen von etwa 30 bis     200/,u     Durchmesser verwendet werden, kann die zum  Durchtritt des Ladungsträgerstrahles dienende  Öffnung also sehr eng gehalten werden, so dass die  Festigkeit des Werkstückes kaum merkbar     beeinflusst     wird.  



  Ist das zu bearbeitende Werkstück relativ     klein,     so ist es vorteilhaft, den Ladungsträgerstrahl durch,  in Strahlrichtung gesehen, vor dem Werkstück ange  ordnete Ablenksysteme so zu beeinflussen, dass er  eine Schwenkbewegung um einen in der erwähnten  Werkstücköffnung liegenden Punkt ausführt.  



  Weiterhin besteht die Möglichkeit, den Ladungs  trägerstrahl erst nach Durchtritt durch die Öffnung  im Werkstück durch im Werkstückinneren wirksame  Ablenksysteme entlang der Schweissnaht zu führen.  In diesem Fall trifft also der Ladungsträgerstrahl  durch die auf die Strahlachse ausgerichtete Öffnung  im Werkstück und wird erst im Werkstückinneren  abgelenkt. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, sehr  ausgedehnte, im Werkstückinneren liegende  Schweissnähte herzustellen.  



  Besteht beispielsweise das zu bearbeitende  Werkstück aus nichtmagnetischem Material, so ist es  zweckmässig, ein ausserhalb des Werkstückes ange  ordnetes, zur Strahlablenkung im Inneren des  Werkstückes dienendes Ablenksystem vorzusehen.  



  Weist das zu bearbeitende Werkstück     grössere     Öffnungen auf, durch welche der Ladungsträgerstrahl  die Schweisstelle jedoch nicht erreichen kann, so ist  es zweckmässig, in diesem Fall die Ablenkung des  Ladungsträgerstrahles durch ein in eine solche  Öffnung bis an die Nähe der Schweisstelle eingeführ  tes Ablenksystem zu bewirken. Auch in diesem Fall  tritt der     Ladungsträgerstrahl    durch die auf die Strahl  achse ausgerichtete     Durchtrittsöffnung    für den Strahl      des Werkstückes und wird erst im Werkstückinneren  abgelenkt.  



  Besteht das Werkstück aus ferromagnetischem  Material, so ist es in manchen Fällen vorteilhaft,  elektromagnetische Spulen auf das Werkstück oder  Teile desselben aufzusetzen, wobei diese Spulen so  angeordnet und ausgebildet sind, dass zwischen ent  sprechenden Werkstückteilen ein den Ladungsträger  strahl auf die Schweisstelle ablenkendes Magnetfeld  entsteht.  



  Zur Herstellung von Schweissungen im Inneren  eines Werkstückes, bei welchem mehrere übereinan  derliegende Teile die Schweisstelle abdecken, werden  natürlich alle diese Teile mit in der Strahlachse ange  ordneten Öffnungen versehen. Auch in diesem Fall  erfolgt zweckmässig die Strahlablenkung erst im In  nern des Werkstückes. Ist eine solche Strahlablen  kung im Werkstückinneren jedoch nicht möglich, so  ist es selbstverständlich erforderlich, die Öffnungen  in den Werkstückteilen so anzulegen, dass sie auf die  Schweisstelle weisen und den Ladungsträgerstrahl  ausserhalb des Werkstückes so abzulenken, dass er  durch diese Öffnungen hindurch auf die Schweisstelle  trifft.  



  Es kann     vorteilhaft    sein, die zum Durchtritt des  Ladungsträgerstrahles dienende Öffnung mittels des  Ladungsträgerstrahles selbst herzustellen. In diesem  Fall ist es lediglich erforderlich, den Ladungsträger  strahl zunächst auf den zu durchbohrenden Teil des  Werkstückes zu fokussieren und ihn sodann nach er  folgter Durchbohrung auf die Schweisstelle zu fokus  sieren. Ebenso kann es zweckmässig sein, nach been  deter Schweissung im Inneren des Werkstückes die  Öffnung im äusseren Teil des Werkstückes nach Zu  gabe von Zusatzmaterial mit Hilfe des Ladungsträ  gerstrahles zuzuschweissen.  



  Die Möglichkeit, die zum Durchtritt des Ladungs  trägerstrahles dienende Öffnung mittels des Ladungs  trägerstrahles selbst herzustellen und auch wieder zu  verschweissen, macht eine vollautomatische Steue  rung des gesamten Schweissvorganges durchführbar.  Es ist zu diesem Zweck eine Programmsteuerung not  wendig, welche zunächst die Durchbohrung des     äus-          seren    Werkstückteiles bewerkstelligt, sodann den       Schweissvorgang    steuert und schliesslich Zusatzmate  rial zur Bohrstelle transportiert und diese Stelle wie  der zuschweisst.  



  In manchen Fällen ist es vorteilhaft, einen inter  mittierend gesteuerten Ladungsträgerstrahl zu ver  wenden. Ein solcher Strahl bietet die Möglichkeit,  sogenannte Tiefschweissungen ohne merkliche Ver  dampfung des getroffenen Materials durchzuführen.  



  Der zur Schweissung des Werkstückes dienende  Ladungsträgerstrahl hat zweckmässig eine solche In  tensität, dass er an der Auftreffstelle unter Bildung  eines schmalen hocherhitzten Kanales tief in das  Werkstück eindringt und dabei seine Energie entlang  der gesamten Eindringtiefe an das Material abgibt.  Ein solches tiefes Eindringen des Ladungsträgerstrah-    les in das Werkstück tritt auf, wenn die Strahlintensi  tät einen Wert von etwa 1 MW/cm2 übersteigt.  



  Die Einrichtung zur Durchführung des     erfin-          dungsgemässen    Verfahrens ist gekennzeichnet durch  ein Gerät zur Erzeugung und Formung eines auf die  Schweiss- bzw. Lötstelle fokussierten Ladungsträger  strahles, sowie durch mit diesem Gerät verbundene,  zur Ablenkung des Ladungsträgerstrahles in den bei  den Koordinatenrichtungen dienende Ablenkmittel  und durch Generatoren zur Erzeugung der den  Ladungsträgerstrahl entlang der Schweiss- bzw.     Löt-          naht    führenden Ablenkströme.  



  Sollen Schweissungen im Inneren eines     Werkstük-          kes    durchgeführt werden, welches aus     ferromagneti-          schem    Material besteht und welches keine zum Ein  bringen eines Ablenksystemes in das Werkstückinnere  geeignete Öffnungen aufweist, so besitzt die Einrich  tung in diesem Falle mindestens zwei in zwei Ebenen  übereinander angeordnete Ablenksysteme und es  sind Schaltmittel vorgesehen, welche zur Festlegung  der dem zweiten Ablenksystem zugeführten Ablenk  ströme in Abhängigkeit von den für das erste Ab  lenksystem gewählten Ablenkströmen in der Weise  dienen, dass der Ladungsträgerstrahl unabhängig  vom gewählten Ablenkwert durch die Strahldurch  trittsöffnung im Werkstück trifft.  



  Durch die erwähnten     Schaltmittel    ist also gewähr  leistet, dass beim Einstellen des Ablenkwertes des er  sten Ablenksystemes der Ablenkwert des zweiten     Ab-          lenksystemes    automatisch so eingestellt wird, dass der  Ladungsträgerstrahl durch die Öffnung im Werkstück  trifft.  



  Bei relativ grosser Ablenkung des Ladungsträger  strahles kann es zweckmässig sein, Schaltmittel vor  zusehen, welche zur Änderung der Fokussierung des  Ladungsträgerstrahles in Abhängigkeit vom gewähl  ten Ablenkwert dienen. Durch solche Mittel ist ge  währleistet, dass der auftreffende Schweisstrahl unab  hängig von seiner Ablenkung stets den optimalen  Fokussierungszustand aufweist.  



  Die Erfindung wird im folgenden an Hand der  Ausführungsbeispiele darstellenden     Fig.    1 bis 8 näher  erläutert. Dabei zeigen:       Fig.    1 Eine     Prinzipskizze    zur Erläuterung einer  Ausführungsform des neuen Verfahrens;       Fig.    2 ein Ausführungsbeispiel einer gemäss der  Erfindung aufgebauten Einrichtung zum Schweissen  und Löten im nicht direkt zugänglichen Inneren eines  Werkstückes;       Fig.    3 eine vergrösserte Teilansicht des in     Fig.    2  dargestellten Gerätes;       Fig.    4     eine    Draufsicht auf das in den     Fig.    2 und 3  dargestellte Werkstück;

         Fig.5    einen Teilschnitt durch ein anderes  Ausführungsbeispiel einer gemäss der Erfindung auf  gebauten Einrichtung, bei welcher ein     Ablenksystem     in das Werkstück eingeschoben ist;       Fig.    d einen Teilschnitt durch ein weiteres  Ausführungsbeispiel einer gemäss der Erfindung auf  gebauten Einrichtung, bei welcher ausserhalb des      Werkstückes angeordnete Ablenksysteme zur Strahl  ablenkung im Werkstückinneren dienen;  Fig. 7 einen Teilschnitt durch eine gemäss der  Erfindung aufgebaute     Einrichtung,    bei welcher meh  rere übereinanderliegende Werkstückteile die  Schweisstelle abdecken;  Fig. 8 einen Teilschnitt durch eine Einrichtung  nach der Erfindung, bei welcher das Werkstück aus  ferromagnetischem Material besteht.  



  In Fig. 1 ist mit 1 ein Ladungsträgerstrahl be  zeichnet, welcher durch die beiden durch gestrichelte  Linien angedeuteten Ablenksysteme 2 und 3 tritt.  Der im ersten Ablenksystem erreichte Ablenkwinkel  ist mit a bezeichnet, während der im zweiten Ab  lenksystem 3 erreichte Ablenkwinkel die Bezeich  nung ss trägt, Der Ladungsträgerstrahl 1 tritt nach  Durchlaufen der beiden Ablenksysteme durch eine  Öffnung 4 im äusseren Teil 5 eines Werkstückes und  trifft sodann auf die im Inneren des Werkstückes ge  legene Schweisstelle 6.  



  Bezeichnet man den Abstand zwischen den bei  den Ablenksystemen 2 und 3 mit a und den Abstand  zwischen dem zweiten Ablenksystem 3 und der  Werkstückoberfläche 5 mit b, so muss zwischen den  beiden Ablenkwinkeln a und ss stets die Beziehung  
EMI0003.0001  
    gelten, wenn der Ladungsträgerstrahl unabhängig von  dem gewählten Ablenkwinkel a durch die Öffnung 4  im Teil 5     treffen    soll. Entsprechend der Grösse des  frei zu wählenden Ablenkwinkels a verändert sich  der Abstand der Schweisstelle 6 vom Auftreffpunkt 7  des nicht abgelenkten Strahles.  



  Bei der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung ist mit  10 die Kathode, mit 11 die Steuerelektrode und mit  12 die Anode eines Strahlerzeugungssystemes be  zeichnet. Dieses Strahlerzeugungssystem ist in einem  unter Hochvakuum stehenden geerdeten Gefäss 13  angeordnet. Zur Formung des vom Strahlerzeugungs  system erzeugten Elektronenstrahles 14 dienen zwei  justierbar angeordnete Blenden 15 und 16.  



  Unterhalb dieser Blenden ist eine elektromagneti  sche Fokussierungslinse 17 angeordnet, deren oberer  Polschuh mit 18 und deren unterer Polschuh mit 19  bezeichnet ist. Unterhalb der elektromagnetischen  Linse 17 ist ein erstes Ablenksystem 20 angeordnet,  welches in dem hier dargestellten Fall aus vier einan  der diametral gegenüberliegenden elektromagneti  schen Spulen besteht, welche jeweils mit einem     Kern.     aus hochpermeablem Material versehen sind. Unter  halb des Ablenksystems 20 ist ein zweites Ablenk  system 21 angeordnet, welches ebenso aufgebaut ist  wie das System 20. Im     Bearbeitungsraum    22 ist das zu  bearbeitende Objekt 23 auf einem Tisch 24 angeord  net.

   Dieser Tisch kann mittels einer Spindel 25 auf  einem weiteren Tisch 26 verschoben werden, welcher  seinerseits mittels einer weiteren, hier nicht dargestell  ten Spindel senkrecht zur Zeichenebene verschiebbar  ist.    Wie insbesondere aus Fig. 3 und 4 hervorgeht,  besitzt das zu bearbeitende Werkstück 23 eine Deck  platte 27, eine Grundplatte 28 und eine Mittelplatte  29. Zwischen sämtlichen Platten sind Stege 30 ange  ordnet, welche mit den Platten verschweisst werden  sollen. Zu diesem Zweck werden zunächst die Stege  30 zwischen die Platten 28 und 29 geschweisst. So  dann wird die Deckplatte 27 mit den oberen Stegen  30 verschweisst und     schliesslich    werden diese Stege  mit der Platte 29 verschweisst.

   Zu diesem Zweck  wird die Deckplatte 27 mit     Löchern    31 versehen,  durch welche der Elektronenstrahl 14 auf die  Schweisstelle auf der Platte 29     trifft.     



  Zur Festlegung der Ablenkwerte des     Ablenksyste-          mes    20 dienen die mit 32 und 33 bezeichneten  Schaltmittel. Diese Schaltmittel erzeugen zugleich  zusammen mit den Steuervorrichtungen 34 und 35  die Ablenkströme für das Ablenksystem 21. Die in  den Vorrichtungen 32, 33 und 34, 35 erzeugten Ab  lenkströme stehen stets in einem solchen Zusammen  hang, dass die Beziehung (A) zwischen den Ablenk  winkeln a und ,B erfüllt ist. Dadurch ist gewährlei  stet, dass der Elektronenstrahl 14 unabhängig von  seinem Ablenkzustand stets durch die Löcher 31 in  der Deckplatte 27 trifft. Der Elektronenstrahl 14 ist  in Fig. 3 in den beiden mit 14 und 14a bezeichneten  Ablenkzuständen eingezeichnet.  



  Zur Herstellung des Werkstückes 23 wird der  Ladungsträgerstrahl 14 so gesteuert, dass er beispiels  weise beim Durchtreten durch das Loch 36 in der  Deckplatte 27 den Weg 37 (Fig. 4) beschreibt und auf  diese Weise die oberen Stege 30 entlang dieses Weges  mit der Platte 29 verschweisst. Dieser Weg ist länger  als der Durchmesser des Loches 31.  



  Die Steuervorrichtungen 32 und 33 sind mit einer  weiteren     Steuervorrichtung    38 verbunden. Diese  Steuervorrichtung     liefert    den Erregerstrom für die  Fokussierungslinse 17. Durch die Steuervorrichtun  gen 32,33 wird die Vorrichtung 38 so beeinflusst,  dass sie den Fokussierungszustand des Elektronen  strahles 14 in Abhängigkeit vom gewählten Ablenk  wert verändert. Dadurch ist gewährleistet, dass der  auf die Schweisstelle auftreffende     Elektronenstrahl    14  stets den optimalen Fokussierungszustand aufweist.  



  Anstelle des in den Fig. 2 und 3 dargestellten ein  fachen Gerätes kann auch ein Gerät verwendet wer  den, bei welchem über ein Digital-Steuergerät die den       Ablenkströmen    20 und 21 zugeführten     Ablenkströme     festgelegt     sind.    In diesem Fall ist also ein     ganz    be  stimmtes Schweissprogramm vorgegeben, wobei das  Gerät weiterhin so ausgebildet sein kann, dass das  Werkstück 23 nach erfolgter     Schweissung    automa  tisch so verschoben wird, dass ein neues Loch 31 an  die     Auftreffstelle    des Elektronenstrahles 14 gelangt.  



  In     Fig.    5 ist mit 40 ein langes Rohr bezeichnet,  welches mit einem Innenrohr 41 verschweisst werden  soll. Zu diesem Zweck ist das Rohr 40 mit einer       Öffnung    42 versehen, durch welche der Elektronen  strahl 14 in das     Rohrinnere    eintritt. Die Öffnung 42  ist dabei in der     Strahlachse    gelegen.      Innerhalb des Rohres 40 sind zwei Ablenksy  steme angeordnet, mittels welcher der Elektronen  strahl 14 auf die Schweisstelle gerichtet wird. Das  erste Ablenksystem besteht aus zwei senkrecht zur  Papierebene angeordneten Polschuhen, von welchen  nur der Polschuh 43 sichtbar ist.

   Mittels dieses     Ab-          lenksystemes        wird    der Elektronenstrahl 14 so umge  lenkt, dass er etwa in Richtung der Achse des Rohres  40 verläuft. Das zweite Ablenksystem 44 besteht aus  vier diametral zueinander angeordneten Ablenkspu  len bekannter Bauart. Dieses Ablenksystem dient zur  Ablenkung des in Richtung der Rohrachse verlaufen  den Elektronenstrahles 14 in der Papierebene und  senkrecht zur Papierebene. Bei entsprechender Steue  rung der dem Ablenksystem 44 zugeführten Ablenk  ströme lässt sich erreichen, dass der Elektronenstrahl  14 einen Kegelmantel mit der Rohrachse als Achse  beschreibt. Dabei werden die Rohre 40 und 41 ent  lang des gesamten Umfanges miteinander     ver-          schweisst.     



  Die Ablenksysteme 43 und 44 sind in einem Hal  ter 45 angeordnet, mittels welchem sie in das Innere  des Rohres 40 eingeschoben werden. Der Halter 45  dient dabei zugleich zur Zuführung der Ablenkströme  zu den einzelnen Ablenksystemen. Mit seinem Griff  sind Scheiben 46 verbunden, welche zur Führung im  Inneren des Rohres 50 dienen.  



  Bei der in Fig. 5 als Teilschnitt gezeichneten Ein  richtung können die beiden Ablenksysteme 20 und  21 der Fig. 2 entfallen. Das Rohr 40 ist in einem  grossen Bearbeitungsraum auf einem Kreuztisch gela  gert, welcher zur Halterung und zur Bewegung des  Rohres 40 dient. Mittels dieses Kreuztisches wird das  Rohr 40 so     justiert,    dass die Öffnung 42 mit der  Achse des Elektronenstrahles 14 zusammenfällt.  



  In Fig. 6 ist mit 47 ein langes Rohr aus nichtma  gnetischem Material bezeichnet, welches mit     einem     weiteren Rohr 48 aus nichtmagnetischem Material  verschweisst werden soll. In diesem Fall sind     ausser-          halb    des Rohres 47 zwei Ablenksysteme angeordnet.  Das erste Ablenksystem besteht aus zwei senkrecht  zur Papierebene angeordneten Ablenkspulen, von  welchen lediglich die Spule 50 sichtbar ist. Das  zweite Ablenksystem besteht ebenso wie in Fig. 5 aus  vier einander diametral gegenüberliegenden Ablenk  spulen, welche hier mit 51 bezeichnet sind. Das Rohr  47 trägt eine Öffnung 49, durch welche der Elektro  nenstrahl 14     in    das Rohrinnere eintritt.

   Er wird dort  ebenso abgelenkt wie der in das Innere des Rohres  40 der Fig. 5 eintretende Elektronenstrahl 14.  



  Auch bei der in Fig. 6 dargestellten Einrichtung  können die Ablenksysteme 20 und 21 der Fig. 2 ent  fallen und muss das Rohr 47 auf einem Kreuzschlit  ten     gelagert    sein. Dieser Kreuzschlitten wird so einge  stellt, dass die Öffnung 49 mit der Strahlachse des  Elektronenstrahles 14 zusammenfällt.  



  Fig. 7 zeigt ein langes Rohr 52, welches mit  einem weiteren Rohr 53 verschweisst werden soll.  Die Schweisstelle wird in diesem Fall jedoch durch  die beiden Wände 54 und 55 der kreisförmigen Aus-    senkammern abgedeckt. Die Wände 54 und 55 sind  mit Öffnungen 56 bzw. 57 versehen, welche ebenso  wie die Öffnung 58 im Rohr 52 auf die Strahlachse  des Elektronenstrahles 14 ausgerichtet sind. Der  durch die Öffnungen 56,57,58 tretende Elektronen  strahl 14 wird mittels der Ablenksysteme 43 und 44  so abgelenkt, dass er die beiden Rohre 52 und 53  entlang des gesamten Umfanges miteinander     ver-          schweisst.       In speziellen Fällen kann es vorteilhaft sein, die  Öffnungen 56, 57 und 58 nicht auf die Strahlachse  auszurichten, sondern sie schräg zur Strahlachse an  zuordnen.

   In diesem Fall sind die in Fig. 2 dargestell  ten Ablenksysteme 20 und 21 notwendig, welche den  Elektronenstrahl 14 so ablenken, dass er durch die  entsprechend geneigten Öffnungen 56,57 und 58  trifft.  



  Fig. 8 zeigt einen nahe der Vorderwand gelegten  Schnitt durch eine quaderförmige Kammer 60 aus  ferromagnetischem Material. In dieser Kammer ist  eine ebenfalls aus ferromagnetischem Material beste  hende Kammer 61 angeordnet, welche mit einem  Fortsatz 62 aus 60 herausragt. Auf diesen Fortsatz ist  eine Spule 63 aufgeschoben, welche ein Magnetfeld  zwischen den Wänden der Kammern 60 und 61 er  zeugt. Eine auf die Kammer 60 aufgeschobene Hülse  64 dient als magnetischer Rückflussweg.  



  Der durch die Öffnung 65 der Kammer 60 in  diese eindringende Elektronenstrahl 14 wird durch  das zwischen der Kammer 61 und der Vorderwand  von 60 ausgebildete Magnetfeld nach der Seite abge  lenkt und trifft auf die Nahtstelle zwischen der Kam  mer 60 und dem in diese einzuschweissenden Teil 66.  Durch Regelung des die Spule 63 durchfliessenden  Stromes kann der Ablenkwinkel des Elektronenstrah  les geändert werden, so dass es möglich ist, eine  Schweissnaht herzustellen, welche entlang eines ge  wissen Bereiches in Richtung der in der Papierebene  gelegenen Naht zwischen 60 und 66 verläuft.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zum Schweissen oder Löten im dafür nicht direkt zugänglichen Innern eines Werkstückes, dadurch gekennzeichnet, dass als Arbeitsmittel ein fokussierter Ladungsträgerstrahl verwendet wird, dass der dem den Strahl erzeugenden System zugewandte äussere Teil des Werkstückes mit einer Öffnung versehen wird, und dass Ablenksy- steme den Ladungsträgerstrahl so beeinflussen, dass er durch diese Öffnung hindurch auf die Schweiss- bzw. Lötstelle gerichtet wird und entlang einer gegen über dem Durchmesser der Öffnung längeren Schweiss- bzw. Lötnaht geführt wird.
    1I. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch ein Gerät zur Erzeugung und Formung eines auf die Schweiss- bzw. Lötstelle fokussierten Ladungsträger strahles, sowie durch mit diesem Gerät verbundene, zur Ablenkung des Ladungsträgerstrahles in den bei- den Koordinatenrichtungen dienende Ablenkmittel und durch Generatoren zur Erzeugung der den La dungsträgerstrahl entlang der Schweiss- bzw. Löt- naht führenden Ablenkströme. UNTERANSPRÜCHE 1.
    Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass der Ladungsträgerstrahl vor sei nem Durchtritt durch die Werkstücköffnung so beein- flusst wird, dass er eine Schwenkbewegung um einen in der Werkstücköffnung liegenden Punkt ausführt. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass der Ladungsträgerstrahl erst nach Durchtritt durch die Werkstücköffnung durch im Werkstückinneren wirksame Ablenksysteme entlang der Schweiss- bzw. Lötnaht geführt wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Werkstücköffnung mittels des Ladungsträgerstrahles hergestellt wird. 4.
    Verfahren nach Patentanspruch und Unteran spruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durch messer der Werkstücköffnung dem drei- bis fünffa chen Strahldurchmesser entspricht. 5. Verfahren nach Patentanspruch und Unteran spruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach beende ter Schweissung im Innern des Werkstückes die Werkstücköffnung nach Zugabe von Zusatzmaterial mit Hilfe des Ladungsträgerstrahles zugeschweisst wird. 6.
    Verfahren nach Patentanspruch und den Un teransprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung der Werkstücköffnung, eine Schweis- surig einer Naht und das abschliessende Zuschweis- sen der Öffnung durch vollautomatische Steuerung des Ladungsträgerstrahles vorgenommen wird. 7. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass ein intermittierend gesteuerter Ladungsträgerstrahl verwendet wird. B.
    Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass ein Ladungsträgerstrahl solcher Intensität verwendet wird, dass er an der Auftreff- stelle unter Bildung eines schmalen Kanales tief in das Werkstück eindringt und dabei seine Energie ent lang der gesamten Eindringtiefe an das Material ab gibt. 9. Einrichtung nach Patentanspruch II, zur Bear beitung eines Werkstückes aus ferromagnetischem Material, gekennzeichnet durch mindestens zwei in zwei Ebenen übereinander angeordnete Ablenksy steme, sowie durch Schaltmittel zur Festlegung der dem zweiten Ablenksystem zugeführten Ablenk ströme in Abhängigkeit von den für das erste Ab lenksystem gewählten Ablenkströmen in der Weise, dass der Ladungsträgerstrahl unabhängig vom ge wählten Ablenkwert durch die Öffnung im Werkstück trifft. 10.
    Einrichtung nach Patentanspruch II, zur Be arbeitung eines Werkstückes aus ferromagnetischem Material, gekennzeichnet durch auf das Werkstück oder Teile desselben aufzusetzende elektromagneti sche Spulen, welche so angeordnet und ausgebildet sind, dass ein den Ladungsträgerstrahl auf die Schweisstelle ablenkendes Magnetfeld entsteht. 11. Einrichtung nach Patentanspruch II, zur Be arbeitung eines Werkstückes aus nichtmagnetischem Material, gekennzeichnet durch ein ausserhalb des Werkstückes anzuordnendes, zur Strahlablenkung im Innern des Werkstückes dienendes Ablenksystem. 12.
    Einrichtung nach Patentanspruch II, zur Be arbeitung eines mit grösseren, nicht zum Strahldurch- tritt dienenden Öffnungen versehenen Werkstückes, gekennzeichnet durch ein in eine solche Öffnung bis in die Nähe der Bearbeitungsstelle einzuführendes Ablenksystem. 13. Einrichtung nach Patentanspruch II und Un teransprüchen 9 bis 12, gekennzeichnet durch Schalt mittel zur Änderung der Fokussierung des Ladungs- trägerstrahles in Abhängigkeit vom gewählten Ab lenkwert.
CH1297460A 1960-02-27 1960-11-19 Verfahren und Vorrichtung zum Schweissen oder Löten im dafür nicht direkt zugänglichen Innern eines Werkstückes CH395373A (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEZ7844A DE1102313B (de) 1960-02-27 1960-02-27 Verfahren und Vorrichtung zum Schweissen und Loeten im dafuer nicht direkt zugaenglichen Inneren eines Werkstueckes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH395373A true CH395373A (de) 1965-07-15

Family

ID=7620288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH1297460A CH395373A (de) 1960-02-27 1960-11-19 Verfahren und Vorrichtung zum Schweissen oder Löten im dafür nicht direkt zugänglichen Innern eines Werkstückes

Country Status (5)

Country Link
US (1) US3151231A (de)
CH (1) CH395373A (de)
DE (1) DE1102313B (de)
GB (1) GB916302A (de)
NL (1) NL259047A (de)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3185815A (en) * 1962-07-26 1965-05-25 North American Aviation Inc Welded structure and method for making same
NL297496A (de) * 1962-09-04
US3351731A (en) * 1962-10-23 1967-11-07 Jeol Ltd Method and apparatus for treating material with a charged beam
US3371185A (en) * 1964-10-05 1968-02-27 United Aircraft Corp Electron beam maintenance device
US3385949A (en) * 1964-10-23 1968-05-28 Hughes Aircraft Co Ion gun apparatus for treatment of surfaces with beams of very small size
US3440392A (en) * 1964-12-02 1969-04-22 Continental Can Co Container fabrication means utilizing an electron beam
GB1114423A (en) * 1964-12-11 1968-05-22 Lucas Industries Ltd Electron beam welding
US3402278A (en) * 1965-06-14 1968-09-17 United Aircraft Corp Electron beam cutting of printing plates
US3420978A (en) * 1965-06-30 1969-01-07 Nasa Pretreatment method for antiwettable materials
US3436816A (en) * 1965-10-22 1969-04-08 Jerome H Lemelson Method of making heat transfer panelling
US3535489A (en) * 1968-05-03 1970-10-20 Smith Corp A O Electron beam welding apparatus
US3529123A (en) * 1968-07-24 1970-09-15 Smith Corp A O Electron beam heating with controlled beam
FR1590720A (de) * 1968-10-10 1970-04-20
DE1804646B2 (de) * 1968-10-18 1973-03-22 Siemens AG, 1000 Berlin u. 8000 München Korpuskularstrahl-bearbeitungsgeraet
US3774010A (en) * 1971-01-08 1973-11-20 Babcock & Wilcox Co Pressurization of fuel rods by laser drilling and sealing
US4158122A (en) * 1973-12-21 1979-06-12 Obolonsky Alexei P Method of measuring and stabilizing the diameter of heating point on workpiece in electron beam welding machine and on automatic device for realization thereof
US4072356A (en) * 1975-01-24 1978-02-07 The Welding Institute Electron beam welding generators
DE2754776C3 (de) * 1977-12-08 1981-10-22 Messer Griesheim Gmbh, 6000 Frankfurt Verfahren zum Herstellen eines wabenartigen Blechgebildes
US5483036A (en) * 1993-10-28 1996-01-09 Sandia Corporation Method of automatic measurement and focus of an electron beam and apparatus therefor
US8253062B2 (en) * 2005-06-10 2012-08-28 Chrysler Group Llc System and methodology for zero-gap welding
US8803029B2 (en) * 2006-08-03 2014-08-12 Chrysler Group Llc Dual beam laser welding head
US8198565B2 (en) * 2007-04-11 2012-06-12 Chrysler Group Llc Laser-welding apparatus and method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE906737C (de) * 1931-05-31 1954-03-18 Siemens Ag Anordnung zum vergroesserten Abbilden von Gegenstaenden mittels Elektronenstrahlen
US2819380A (en) * 1953-03-23 1958-01-07 Du Mont Allen B Lab Inc Method and apparatus for making apertured masks
IT598814A (de) * 1957-11-20
NL240710A (de) * 1958-07-01

Also Published As

Publication number Publication date
NL259047A (de)
GB916302A (en) 1963-01-23
US3151231A (en) 1964-09-29
DE1102313B (de) 1961-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CH395373A (de) Verfahren und Vorrichtung zum Schweissen oder Löten im dafür nicht direkt zugänglichen Innern eines Werkstückes
DE2458370C2 (de) Energiestrahl-Gravierverfahren und Einrichtung zu seiner Durchführung
AT215265B (de) Verfahren und Vorrichtung zum Schweißen unter Verwendung eines Ladungsträgerstrahles
DE1053691B (de) Verfahren und Einrichtung zur Materialbearbeitung mittels Ladungstraegerstrahl
DE1084398B (de) Verfahren und Vorrichtung zum Schweissen und Loeten mit Ladungstraegerstrahlen
DE3330806A1 (de) Roentgenlithographiegeraet
DE1301209B (de) Verfahren zum Abtragen, insbesondere zum Perforieren von flexiblen Kunststoffen
DE3505857C2 (de)
DE2432021A1 (de) Verfahren zur herstellung eines speisers und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
DE1125096B (de) Verfahren zum Herstellen einer Schweisszone gewuenschter Querschnittsform beim Ladungstraegerstrahl-Schweissen
DE1064168B (de) Einrichtung zur Erzeugung und Formung eines Ladungstraegerstrahles
DE3824047C2 (de)
AT218831B (de) Verfahren und Vorrichtung zum Schweißen und Löten im dafür nicht direkt zugänglichen Innern eines Werkstückes
DE2815478C2 (de) Technisches Ladungsträgerstrahlgerät zur Materialbearbeitung
DE102004039916A1 (de) Verfahren zur Erzeugung einer engen Ausnehmung in einem metallischen Werkstück
DE2831602A1 (de) Vorrichtung zur erfassung von strahlparametern eines periodisch ueber eine zielflaeche gefuehrten, fokussierten ladungstraegerstrahls und messverfahren unter verwendung der vorrichtung
DE1244972B (de) Verfahren zum Bestrahlen mittels Korpuskularstrahlen
DE2064273A1 (de) Verfahren zur Steuerung der Intensi tat eines Elektronenstrahles und Vornch tung hierfür
DE1033816B (de) Verfahren zum Bohren feiner Loecher
DE1765714A1 (de) Einrichtung zur Energiestrahlenbearbeitung von Werkstuecken
DE1959901B2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Qualitätskontrolle von mittels eines steuerbaren Energiestrahls serienweise hergestellten Durchbrüchen und/oder Ausnehmungen
DE2204295A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Schweißen mit Elektronenstrahlen bei höheren Geschwindigkeiten
DE3037230C2 (de) Elektronenoptik für eine Elektronenstrahlschweißmaschine
DE1953687A1 (de) Verfahren zum Regeln der Fokussierung beim Elektronenstrahlschweissen
EP0428867B1 (de) Verfahren zum Schutz einer Blende beim Erzeugen von Elektronenstrahlimpulsen