DD214717A1 - EQUIPMENT FOR ELECTRON BEAM MACHINING - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Elektronenstrahlbearbeitung, insbesondere zum Schweissen. Ziel der Erfindung ist die Erhoehung der Leistungsfaehigkeit fuer die Prozessfuehrung bei Massenteilen. Die Aufgabe besteht darin, die ununterbrochene Prozessfuehrung des Elektronenstrahles zu ermoeglichen. Erfindungsgemaess ist an die Elektronenkanone eine Strahlfuehrungskammer mit Ablenksystemen angeordnet. An diese schliessen sich ueber Vakuumventile, de den Durchtritt des Elektonenstrahles gestatten, unabhaengig voneinander evakuierbare Prozesskammern an, in denen die Werkstuecke angeordnet sind. Wechselweise werden die Prozesskammern bestueckt und evakuiert und der elektronenstrahltechnologische Prozess durchgefuehrt.The invention relates to a device for electron beam machining, in particular for welding. The aim of the invention is to increase the efficiency of the process control in mass production. The task is to enable the uninterrupted process control of the electron beam. According to the invention, a beam guiding chamber with deflection systems is arranged on the electron gun. These are closed by vacuum valves, de allow the passage of the electron beam, independent of each other evacuated process chambers in which the workpieces are arranged. Alternatively, the process chambers are loaded and evacuated and the electron beam technological process is performed.
Description
Einrichtung zur Elektronenstrahlbearbeitung ' Anwendungsgebiet der Erfindung Device for electron beam machining ' Field of application of the invention
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Durchführung elektronenstrahltechnologischer Prozesse an gleichartigen Massenteilen, insbesondere für das Elektronenstrahlschweißen und die thermische Oberflächenmodifikation metallischer Bauteile.The invention relates to a device for carrying out electron beam technological processes on similar mass parts, in particular for the electron beam welding and the thermal surface modification of metallic components.
3e nach'Werkstückgeometrie und technologischer Aufgabe werden die zu behandelnden Werkstücke einzeln oder chargenweise in einem evakuierbaren Rezipienten aufgenommen oder durch einen solchen geschleust und in diesem dem elektronenstrahltechnologischen Prozeß ausgesetzt. Mit abnehmender Zeitdauer des elektronenstrahltechnologischen Prozesses gewinnen Nebenzeiten bedingt durch Werkstücktransfer, Rezipientenbelüftung und -Evakuierung zunehmende Bedeutung und können insbesondere bei Massenteilen die Leistungsfähigkeit elektronenst.rahltechnologischer Einrichtungen begrenzen.3e'Werkstückgeometrie and technological task, the workpieces to be treated are taken individually or batchwise in an evacuated recipient or passed through such and exposed in this the electron beam technological process. With decreasing duration of the electron beam technological process, non-productive times due to workpiece transfer, recipient aeration and evacuation gain increasing importance and can limit the efficiency of electron beam facilities, especially in the case of mass parts.
Zur Reduzierung technologischer Nebenzeiten, insbesondere der Evakuierungsdauer, werden sogenannte Nullrezipienten eingesetzt, die das Werkstück weitgehend formschlüssig umgeben und damit durch Reduzierung des zu. evakuierenden-Volumens die Evakuierungs- und 3elüftungsdauer minimieren. Die Beschickungszeiten des Rezipienten bleiben dabei jedoch erhalten.To reduce technological non-productive times, in particular the evacuation time, so-called zero recipients are used, which largely surround the workpiece in a form-fitting manner and thus by reducing the amount to. evacuating volume to minimize the evacuation and aeration time. However, the loading times of the recipient are retained.
iCl3 Q i- n<"j UO Λ iCl3 Q i- n <j UO Λ
Zur Elimination dieser Nebenzeiten sind deshalb elektronenstrahltechnologische Einrichtungen entwickelt .worden.., die mit zwei Elektronenstrahlerzeugungseinrichtungen und zwei Prozeßkammern ausgestattet sind, um eine nahezu ununterbrochene Prozeßführung zu ermöglichen. Während in der einen Teilanlage die Belüftung, der Werkstückwechsel und die erneute Evakuierung erfolgen, wird in der anderen Teilanlage der elektronenstrahltechnologische Prozeß durchgeführt und umgekehrt.To eliminate these non-productive times, therefore, electron beam devices have been developed which are equipped with two electron guns and two process chambers to allow for almost uninterrupted process control. While the ventilation, the workpiece change and the renewed evacuation take place in the one subplant, the electron beam technological process is carried out in the other subplant and vice versa.
Der Vorteil der erhöhten Leistung derartiger Anlagen wird mit dem Nachteil einer wesentlichen Erhöhung des anlagentechnischen Aufwandes erkauft.The advantage of the increased performance of such systems is bought with the disadvantage of a substantial increase of the plant technical effort.
Ziel der ErfindungObject of the invention ss
Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Erhöhung der Lei- ' stungsfähigkeit elektronenstrahltechnologischer Einrichtungen für die Prozeßführung an gleichartigen Massenteilen ohne wesentliche Erhöhung des anlagentechnischen Aufwandes zu erreichen,The object of the invention is to achieve an increase in the performance of electron beam technology devices for process control on similar mass parts without significantly increasing the plant's technical complexity,
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronenst rahltechnologische Einrichtung für gleichartige Massenteile zu schaffen, die eine praktisch ununterbrochene Nutzung des Elektronenstrahls zur Prozeßdurch.f ührung ermöglicht..The invention has for its object to provide a elektronenst rahltechnologische device for similar mass parts, which allows a virtually uninterrupted use of the electron beam to Prozeßdurch.f leadership ..
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Elektronenkanone und einer Evakuierungseinrichtung mit zugehörigen Steuerventilen dadurch gelöst, daß an die Strahlaustrittsöffnung der Elektronenkanone eine evakuierbare Strahlführungskammer angeordnet ist, in der sich ein Strahlablenksystem befindet. An diese Strahlführungskammer schließen sich über Vakuuniventile unabhängig voneinander evakuierba.re Prozeßkammern -zur Werkstückaufnahme an, Diese Vakuumventile sind so ausgebildet und im Ablenkfeld der Strahlablenkeinheit angeordnet, daß dar Elektronenstrahl bei geöffneten Vakuumventilen in jede derAccording to the invention the object is achieved with an electron gun and an evacuation device with associated control valves characterized in that an evacuable beam guiding chamber is disposed in the beam exit opening of the electron gun, in which a beam deflecting system is located. These vacuum valves are so formed and arranged in the deflection field of the beam deflecting unit that the electron beam with open vacuum valves in each of the
Prozeßkammern geführt werden und die Bearbeitungsaufgabe ausführen kann. Die vakuumtechnische Steuerung ist so ausgebildet, daß in den einzelnen Prozeßkammern eine wechselweise Prozeßführung derart möglich ist, daß während der Bearbeitung in einer Prozeßkammer die andere beschickt und evakuiert wird.Process chambers are performed and can perform the processing task. The vacuum control is designed so that in the individual process chambers alternately process control is possible such that during processing in a process chamber, the other is charged and evacuated.
Es ist vorteilhaft, wenn die Prozeßkammern über entsprechend gesteuerte Ventile an eine gemeinsame Evakuierungseinrichtung angeschlossen sind, weil sich dadurch der vakuumtechnische Aufwand reduziert.It is advantageous if the process chambers are connected via appropriately controlled valves to a common evacuation device, because this reduces the vacuum technical effort.
Weiterhin ist es vorteilhaft, zur Verhinderung des sedampfens des Ablenksystems die Strahlablenkeinrichtung mit einem leicht wechselbaren hutförmigen Blechkörper auszukleiden, der eine öffnung für den Strahldurchtritt besitzt.Furthermore, in order to prevent the sedimentation of the deflection system, it is advantageous to line the beam deflection device with an easily exchangeable hat-shaped sheet metal body which has an opening for the passage of the jet.
Weiterhin ist es vorteilhaft, zur Erzielung einer Mehrfachablenkung des Elektronenstrahles zur besseren Anpassung an die technologische Aufgabe, in der Strahlführungskammer mehrere Strahlführungseinheiten in Strahlausbreitungsrichtung hintereinanderlieaend anzuordnen.Furthermore, to achieve a multiple deflection of the electron beam for better adaptation to the technological task, it is advantageous to arrange a plurality of beam guidance units behind one another in the beam propagation direction in the beam guidance chamber.
Es ist auch vorteilhaft, an den Vakuumventilen zwischen der Strahlführungskammer und der Prozeßkammer einen Bedampfungsschutz und Strahlauf fangbleche anzuordnen,It is also advantageous to arrange at the vacuum valves between the beam guiding chamber and the process chamber fume protection and Strahlauf fangbleche,
Die zugehörigen Zeichnungen zeigen inThe accompanying drawings show in
Fig, 1: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung im Schnitt,1, a schematic representation of the device according to the invention in section,
Fig. 2: eine weitere zweckmäßige Ausführungsvariante von Strahlführungskammer und Rezipienten für senkrechte Strahleinwirkung auf das Werkstück im Schnitt,2 shows a further expedient variant of beam guiding chamber and recipient for vertical jet exposure on the workpiece in section,
An der Elektronenkanone 1 ist.eine Strahlführungskammer 2 angeordnet, in welcher sich das Strahlablenksystem 3 befindet,At the electron gun 1 ist.einen beam guiding chamber 2 is arranged, in which the beam deflecting system 3 is located,
An der Strahlführungskammer 2 sind über Vakuumventil 4;4' Prozeßkammern 5;5' angeordnet, die mit je einem Werkstück 6 unabhängig voneinander beschickbar sind» Das magnetische Strahlablenksystem 3 richtet durch das -jeweils gecf fnete- Vakuumventil 4;4' den Elektronenstrahl 7 auf das Werkstück 6. Zur Evakuierung von Strahlführungskammer 2 und der Prozeßkammern 5;5' dienen die Evakuierungseinrichtungen 8 und 9, die über die Ventile 1Q;1O*, 11;11* mit diesen verbunden sind. Die Belüftungsventile 12 ;12'- gestatten die Belüftung der Prozeßkammern 5;5'. Der in Fig. 1 dargestellte Zustand der Einrichtung entspricht der Durchführung des Strahlprozesses am Werkstück 6 in Prozeßkammer 5' , deren Vakuumventil 4' zur Strahlführungskammer 2 geöffnet ist und damit die Einwirkung des Elektronenstrahls 7 ermöglicht. Ober die Evakuierungseinrichtung 8 wird die Strahlführungskammer 2 und bei geöffnetem Ventil 10' die Prozeßkammer 5' auf Arbeitsvakuum gehalten. Das Ventil II1 und das Belüftungsventil 12' sind geschlossen.The process chamber 5, 5 'are arranged on the beam guiding chamber 2 via vacuum valve 4, 4', which are each independently loadable with a workpiece 6. The magnetic beam deflection system 3 establishes the electron beam 7 through the respective vacuum valve 4, 4 ' the evacuation of the beam guiding chamber 2 and the process chambers 5, 5 'are the evacuation devices 8 and 9, which are connected to them via the valves 1Q, 10 *, 11, 11 *. The ventilation valves 12, 12 'allow the ventilation of the process chambers 5, 5'. The state of the device shown in Fig. 1 corresponds to the implementation of the blasting process on the workpiece 6 in the process chamber 5 ', the vacuum valve 4' is opened to the beam guiding chamber 2 and thus allows the action of the electron beam 7. Above the evacuation device 8, the beam guiding chamber 2 and with the valve 10 'open, the process chamber 5' is kept at working vacuum. The valve II 1 and the vent valve 12 'are closed.
Die bereits erneut mit einem Werkstück 6 beschickte Prozeßkanuner 5 wird durch die Evakuierungseinrichtung 9 bei geöffnetem Ventil 11 und geschlossenem Ventil 12 und geschlossenem Vakuumventil 4 evakuiert. Bei geschlossener Evakuierung der Prozeßkammer 5 öffnen sich das Vakuumventil 4 und das Ventil 10. Mit Abschluß des Elektronenstrahlprozesses. in der Prozeßkammer 5' wird der Elektronenstrahl 7 durch das geöffnete Vakuumventil 4 auf dem Werkstück 5 in der Prozeßkammer 5 zur Einwirkung gebracht, während nach Schließen des Vakuumventils 4' und des Ventils 10' das Belüftungsventil 12' geöffnet und damit die Prozeßkammer 5' belüftet wird. Nach Werkstückwechsel· wird nunmehr in gleicher Weise die Prozeßkamme.r 5' evakuiert und für die Bearbeitung vorbereitet.The process kanuner 5, which has already been charged again with a workpiece 6, is evacuated by the evacuation device 9 when the valve 11 is open and the valve 12 is closed and the vacuum valve 4 is closed. With closed evacuation of the process chamber 5, the vacuum valve 4 and the valve 10 open. With the completion of the electron beam process. in the process chamber 5 ', the electron beam 7 is brought to act through the open vacuum valve 4 on the workpiece 5 in the process chamber 5, while after closing the vacuum valve 4' and the valve 10 ', the vent valve 12' is opened and thus the process chamber 5 'vented becomes. After workpiece change, the process chamber 5 'is now evacuated in the same way and prepared for processing.
Das Evakuierungssystem 8 ist so ausgelegt, daß es die Aufrechterhaltung des Arbeitsvakuums in den Prozeßkammern 5;5' und der Strahlführungskammer 2 während dos Elektronenstrahlprozesses ermöglicht. Das Evakuierungssystem 9 sowie, in Fig. nicht dargestellte Einrichtungen für den Werkstücktransfer sind so ausgelegt, daß die Nebsnzeiten für Beschickung, Eva-The evacuation system 8 is designed to allow the maintenance of the working vacuum in the process chambers 5, 5 'and the jet guiding chamber 2 during the electron beam process. The evacuation system 9 as well as devices for workpiece transfer, not shown in FIG. 1, are designed so that the secondary times for charging, evacuation
kuierung usw. der Prozeßkammern 5;5' stets kleiner sind, als die zur Durchführung des Strahlprozesses erforderliche zeit.kuierung etc. of the process chambers 5, 5 'are always smaller than the time required to carry out the blasting process.
Die zur Durchführung des Elektronenstrahlprozesses erforderliche Strahlablenkung relativ zum Werkstück erfolgt zweckmäßig durch die Ablenkeinrichtungen der Elektronenkanone 1. Die Vakuumventile 4;4' sind deshalb in ihrer Durchlaßweite auf das erforderliche Strahlablenkfeld abgestimmt.,The required for performing the electron beam beam deflection relative to the workpiece is advantageously carried out by the deflection of the electron gun 1. The vacuum valves 4, 4 'are therefore tuned in their passage width to the required Strahlablenkfeld.
Die Erfindung bietet bei Elektronenstrahlprozessen, die mit starker Dampfentwicklung verbunden sind, wie z.B. dem Elektronenstrahlschweißen von Aluminium, den zusätzlichen Vorteil, daß die Dampfemission durch die in der Strahlführungskammer erfolgende Knickung des Elektronenstrahls 7 nicht in die Strahlöffnung der Elektronenkanone 1 gerichtet ist. Durch einen hutförmigen, in die Strahlführungseinheit gesteckten, leicht wechselbaren nichtmagnetischen Blechkörper 13 mit einer dem Strahldurchtritt angepaßten öffnung kann der Metalldampfstrom gestoppt und der Niederschlag leicht entfernt werden.The invention provides for electron beam processes associated with high vapor evolution, such as e.g. the electron beam welding of aluminum, the additional advantage that the vapor emission is not directed by the taking place in the beam guiding chamber buckling of the electron beam 7 in the beam opening of the electron gun 1. By a hat-shaped, easily interchangeable non-magnetic sheet metal body 13 inserted into the beam guide unit with an opening adapted to the beam passage of the metal vapor stream can be stopped and the precipitate can be easily removed.
Damit verbunden ist auch ein zusätzlicher Schutz der Elektronenstrahlquelle der Elektronenkanone 1 vor technologisch bedingten Hochspannungsüberschlägen, wie sie z.B. beim Schweißen von stark verunreinigtem oder porösem Aluminiumguß sonst leicht auftreten können. Durch geeignete konstruktive Gestaltung der Vakuumventile 4;4' oder durch zusätzliche Bedampfungsschutzbleche 14 bzw. Strahlauf fangbleche 15 werden die Ventilkörper bzw. Dichtflächen der Vakuumventile 4;4' vor Verschmutzung durch den Elektronenstrahlprozeß bzw, die unbeabsichtigte Einwirkung des Elektronenstrahls 7 geschützt.Associated with this is also an additional protection of the electron beam source of the electron gun 1 from technologically induced high voltage flashovers, as e.g. otherwise easily occur when welding heavily soiled or porous cast aluminum. By suitable structural design of the vacuum valves 4, 4 'or by additional Bedampfungsschutzche 14 or Strahlauf fangbleche 15, the valve body or sealing surfaces of the vacuum valves 4, 4' from contamination by the electron beam process or, the unintentional action of the electron beam 7 protected.
Durch geeignete Wahl der Anordnung von magnetischen Ablenkeinheiten in der Strahlführungskammer 2 kann die Strahlführung in weiten Grenzen den erforderlichen technologischen Bedingungen und der Werkstücksgeometrie angepaßt werden.By suitable choice of the arrangement of magnetic deflection units in the beam guiding chamber 2, the beam guidance can be adapted within wide limits to the required technological conditions and the workpiece geometry.
Ein weiteres Seispiel hierzu zeigt die Fig, 2. (Die Elektronenkanone nicht mit gezeichnet)- , .A further example of this is shown in FIG. 2. (The electron gun is not shown) -,.
Das Wesentliche dieser Variante besteht darin, daß der Elektronenstrahl 7 durch das Strahlablenksystem 3 in der Strahlführungskammer 2 eine seitliche Ablenkung erfährt und ein'weiteres Strahlablenksystem 16 ihn wieder in die gleiche Richtung wie beim Eintritt in die Strahlführungskammer 2 ablenkt; d.hThe essence of this variant is that the electron beam 7 undergoes a lateral deflection by the beam deflecting system 3 in the beam guiding chamber 2 and another beam deflecting system 16 deflects it again in the same direction as when entering the beam guiding chamber 2; i.e.
der Elektronenstrahl 7 wird wechselweise je nach Bearbeitungsort parallel versetzt zur Einwirkung auf das in den Prozeßkammern 5;5' befindliche Werkstück 6 gebracht. Die übrigen zur Einrichtung gehörenden Baugruppen sind'in gleicherweise angeordnet, da auch die gesamte Bearbeitungsregie die gleiche ist. Depending on the processing location, the electron beam 7 is alternately offset in parallel to the action on the workpiece 6 located in the process chambers 5, 5 '. The remaining components belonging to the device are arranged in the same way, since the entire machining direction is the same.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DD24938883A DD214717A1 (en) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | EQUIPMENT FOR ELECTRON BEAM MACHINING |
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| DD24938883A DD214717A1 (en) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | EQUIPMENT FOR ELECTRON BEAM MACHINING |
Publications (1)
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| DD214717A1 true DD214717A1 (en) | 1984-10-17 |
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ID=5546078
Family Applications (1)
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| DD (1) | DD214717A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4422751C1 (en) * | 1994-06-29 | 1996-02-29 | Saechsische Elektronenstrahl G | Appts for electron-beam processing |
| DE19729083C1 (en) * | 1997-07-08 | 1998-08-06 | Saechsische Elektronenstrahl G | Production of several weld seams by means of a single electron beam |
| DE10038145B4 (en) * | 2000-08-04 | 2006-04-20 | Pro-Beam Anlagen Gmbh | Device for the treatment of workpieces with electron beams |
-
1983
- 1983-03-31 DD DD24938883A patent/DD214717A1/en not_active IP Right Cessation
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