DE102009052464B4 - Method for welding strips of different materials together using an electron beam and device for carrying out the method - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Zusammenschweißen von Bändern (3.1, 3.2) unterschiedlichen Materials mittels Elektronenstrahl (5) im Vakuum, wobei die Bänder (3.1, 3.2) an ihren Längsseiten zusammengeschweißt werden, wobei:- zur Durchführung des Verfahrens eine Einrichtung mit einer Elektronenkanone (1), die auf einem Rezipienten (2) angeflanscht ist, mit Strahlablenksystem und Linsen, um auf der Oberfläche der zu verbindenden Bänder (3.1, 3.2) ein Energiefeld zu erzeugen, verwendet wird,- die zusammenzufügenden Bänder (3.1, 3.2) unterschiedlichen Materials unterhalb der Elektronenkanone (1) in dem Rezipienten (2) angeordnet und in Längsrichtung kontinuierlich bewegt werden,- ein Energieübertragungsfeld über einer Fügestelle (6) der Bänder (3.1, 3.2) positioniert wird, und- das Energieübertragungsfeld eine Energieeintragszone unter Ausbildung einer oder mehrerer Schmelzzone(n) (21) in den Bändern (3.1, 3.2) erhitzt, wobei die verschiedenen Bänder (3.1, 3.2) verschiedene Temperaturen in unmittelbarer Umgebungder Schmelzzone(n) (21) haben, mit einem unter den Bändern (3.1, 3.2) angeordneten Elektronenauffänger (7) die durch die Fügestelle (6) hindurch gelangenden Elektronen (8) erfasst werden, indem die durch die Fügestelle (6) hindurch gelangenden Elektronen (8) im Elektronenauffänger (7) als Strom aufgefangen werden, die durch die Fügestelle (6) hindurch gelangenden Elektronen (8), welche im Elektronenauffänger (7) als Strom aufgefangen werden, mit einem Rechensystem ausgewertet werden und die ermittelten Werte mit einem Sollwert verglichen werden, wobei eine Korrekturwertermittlung mit sofort anschließender Lagekorrektur des Energieübertragungsfeldes quer zur Schweißrichtung erfolgt, wobei das Energieübertragungsfeld zunächst in Richtung des besser Wärme ableitenden Materials der Bänder (3.1, 3.2) quer zur Bandvorschubrichtung verschoben wird.Method for welding together strips (3.1, 3.2) of different materials using an electron beam (5) in a vacuum, the strips (3.1, 3.2) being welded together on their long sides, wherein:- a device with an electron gun (1) for carrying out the method, which is flanged to a recipient (2), is used with a beam deflection system and lenses in order to generate an energy field on the surface of the bands (3.1, 3.2) to be joined, - the bands (3.1, 3.2) to be joined, made of different materials, below the electron gun (1) are arranged in the recipient (2) and moved continuously in the longitudinal direction, - an energy transmission field is positioned over a joint (6) of the strips (3.1, 3.2), and - the energy transmission field is an energy input zone, forming one or more melting zone(s). ) (21) in the belts (3.1, 3.2), the different belts (3.1, 3.2) having different temperatures in the immediate vicinity of the melting zone(s) (21), with an electron collector ( 7) the electrons (8) passing through the joint (6) are detected by the electrons (8) passing through the joint (6) being collected as a current in the electron collector (7) which pass through the joint (6). arriving electrons (8), which are caught as a current in the electron collector (7), are evaluated with a computing system and the values determined are compared with a target value, with a correction value being determined with an immediately subsequent correction of the position of the energy transmission field transverse to the welding direction, with the energy transmission field initially in the direction of the better heat-dissipating material of the tapes (3.1, 3.2) is shifted transversely to the tape feed direction.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zusammenschweißen von Bändern unterschiedlichen Materials mittels Ladungsträgerstrahl, vorzugsweise Elektronenstrahl, wobei die Bänder an ihren Längsseiten stumpf zusammen geschweißt werden. Die an den Längskanten stumpf zusammengeschweißten Bänder werden zur Weiterverwendung, was nicht Gegenstand der Erfindung ist, quer zur Schweißnaht in Formelemente gestanzt oder geschnitten und diese Formelemente werden vorzugsweise zur Herstellung von Widerständen oder anderer elektrischer / elektronischer Bauelemente verwendet, beispielsweise als Bimetalle.The invention relates to a method for welding strips of different materials together by means of a charge carrier beam, preferably an electron beam, with the strips being butt-welded together on their longitudinal sides. The strips butt-welded together at the longitudinal edges are punched or cut transversely to the weld seam into shaped elements for further use, which is not the subject of the invention, and these shaped elements are preferably used for the production of resistors or other electrical/electronic components, for example as bimetals.
Es ist bekannt, diese zusammenzuschweißenden Bänder im Durchlauf durch an sich bekannte Schweißanlagen zu führen und dabei den Schweißprozess durchzuführen, um die beiden Bänder zusammenzufügen. Es ist bekannt, die Schweißnaht mittels Elektronenstrahl auszuführen, wobei der Elektronenstrahl relativ entlang der beiden Kanten geführt wird, um die Schweißnaht herzustellen.It is known to guide these bands to be welded together through welding systems known per se and to carry out the welding process in order to join the two bands together. It is known to carry out the weld by means of an electron beam, the electron beam being relatively guided along the two edges in order to produce the weld.
Bei der Herstellung von Trimetallen ist bekannt, dass zwei verschiedene Elektronenstrahlquellen in Bandlaufrichtung hintereinander angeordnet sind, die jeweils auf einer Längsseite die Schweißnähte herstellen.In the production of trimetals, it is known that two different electron beam sources are arranged one behind the other in the direction of strip travel, each producing the weld seams on one longitudinal side.
Die Regelung der Position des Elektronenstrahls und die notwendige Relativbewegung quer zur Bandlaufrichtung wird infolge von beispielsweise mechanischer und/oder thermischer Breitentoleranzen der Bänder über einen manuellen Regelkreis für jede Elektronenstrahlquelle getrennt ausgeführt.The regulation of the position of the electron beam and the necessary relative movement transverse to the direction of travel of the strip is carried out separately for each electron beam source via a manual control circuit as a result of, for example, mechanical and/or thermal width tolerances of the strips.
Im Bereich der Fügestelle werden die zu schweißenden Bänder mechanisch vertikal und horizontal positioniert. In der Regel wird dann über Rollen horizontal eine Kraft eingebracht, welche die Bänder im Fügebereich zusammendrückt, um den Fügespalt zu minimieren.In the area of the joint, the strips to be welded are mechanically positioned vertically and horizontally. As a rule, a force is then applied horizontally via rollers, which compresses the bands in the joint area in order to minimize the joint gap.
Die zu verschweißenden Bänder haben häufig ungleiche Dicken. Zusätzlich wird im Bereich der jeweiligen Elektronenstrahlquelle unter der Fügestelle ein Elektronenauffänger positioniert, um die an der Unterseite der Fügestelle austretenden Elektronen (Durchdringungselektronen) aufzufangen. Mittels einer Messeinrichtung wird der somit ermittelbare Durchdringungsstrom gemessen und zur Anzeige gebracht.The strips to be welded often have unequal thicknesses. In addition, an electron collector is positioned under the joint in the area of the respective electron beam source in order to catch the electrons escaping from the underside of the joint (penetrating electrons). The penetration current that can thus be determined is measured and displayed by means of a measuring device.
Geschweißt wird in der Regel mit einem erhöhten Energieanteil im dickeren Material, welches meist Kupfer ist, und sich im Zentrum des Energieeintrages befindet, so dass man bei einer Positionsverschiebung in Richtung des dünneren Materials eine Erhöhung des Anzeigewertes bekommt. Es tritt eine größere Menge Elektronen aus der Wurzel der Schweißnaht aus. Die Wurzel bildet sich stärker aus und beschädigt dadurch die Kanten der Bänder. Verschiebt man die Elektronenstrahlquelle zu weit in Richtung des dünneren Materials, so sticht der Elektronenstrahl komplett durch und wirft ungewollt Material nach unten aus, und die Schweißung ist fehlerhaft.Welding is usually carried out with an increased proportion of energy in the thicker material, which is usually copper and is located in the center of the energy input, so that when the position is shifted in the direction of the thinner material, the displayed value increases. A larger amount of electrons escapes from the root of the weld. The root develops stronger and thereby damages the edges of the ligaments. If you move the electron beam source too far towards the thinner material, the electron beam will penetrate completely and unintentionally eject material downwards, and the weld will be defective.
Eine Verschiebung der Elektronenstrahlquelle quer zur Bandlaufrichtung hat aber den Nachteil, dass sich die Position des Energiefeldes verändert und sich die Schweißnaht nach links oder rechts bezogen auf die Bandlaufrichtung verlagert.However, shifting the electron beam source transversely to the direction of strip travel has the disadvantage that the position of the energy field changes and the weld seam shifts to the left or right in relation to the direction of strip travel.
Die richtige Position des jeweiligen Energieübertragungsfeldes, sowie die richtigen Strahlparameter, wie Strahlstrom, Linsenstrom, Stigmator usw. zu erkennen, damit hundertprozentig durchgeschweißt ist, kann erst nach Durchlauf der Bänder durch die Elektronenstrahlschweißanlage bei einer zerstörenden Prüfung ermittelt werden. Hilfsweise kann mit einer optischen Prüfung im laufenden Prozess durch die Beurteilung der Wurzel der Schweißnaht die Position die Schweißnaht beurteilt werden, und dann wird durch Verschiebung der Elektronenstrahlquelle bei gleichzeitigem Vergleich mit der Anzeige eine bessere und zufriedenstellende Schweißnaht erreicht.The correct position of the respective energy transfer field, as well as the correct beam parameters, such as beam current, lens current, stigmator, etc., so that welding is 100% penetration, can only be determined after the strips have passed through the electron beam welding system in a destructive test. Alternatively, the position of the weld can be assessed with a visual inspection in the running process by evaluating the root of the weld, and then by moving the electron beam source while comparing with the display, a better and satisfactory weld is achieved.
Dieser Vorgang wiederholt sich beim Herstellen von Trimetallen identisch komplett für die zweite Elektronenstrahlquelle, welche die zweite Schweißnaht erzeugt.When producing trimetals, this process is repeated completely for the second electron beam source, which produces the second weld seam.
Auch dieses Verfahren hat einen entscheidenden Nachteil, dass die subjektive, manuelle Handregelung träge ist, die erforderliche manuelle Steuerung stark fehlerbehaftet ist, und dadurch die auftretende Fehlerwahrscheinlichkeit in der Schweißnaht relativ groß ist, da die Zeit zwischen Auftreten und Erkennen von Positionsabweichungen oder Energieübertragungsfeldänderungen eine manuelle Regelung zu Beseitigen einer Störung sehr lang ist. In der Zwischenzeit sind erhebliche Längen von Material bei den gebräuchlichen hohen Schweißgeschwindigkeiten zu Ausschuss geworden. Die Gefahr des Herstellens von verdeckten Fehlern ist auch sehr groß. Folglich ist man gezwungen, geringere Schweißnahttiefen als hundertprozentig durchgeschweißt zu akzeptieren. Das bedeutet aber, dass keine Kontrollmöglichkeit über die tatsächliche Schweißnahttiefe gegeben ist. Es ist während des Schweißprozesses praktisch nicht möglich, die tatsächliche Schweißnahttiefe zu kontrollieren, wenn man die Wurzel nicht sieht. Es ist somit auch nicht möglich, ohne zerstörende Prüfungen nachzuweisen, welche Schweißnahttiefe im Verhältnis zur Solltiefe erreicht wurde.This method also has a decisive disadvantage that the subjective, manual manual control is sluggish, the required manual control is very error-prone, and the probability of errors occurring in the weld seam is therefore relatively high, since the time between the occurrence and detection of position deviations or changes in the energy transmission field is a manual one Regulation for eliminating a fault is very long. In the meantime, significant lengths of material have become wasted at the high welding speeds that are common. The risk of making covert errors is also very high. As a result, one is forced to accept lower weld depths than 100% penetration. However, this means that there is no possibility of checking the actual depth of the weld seam. It is practically impossible during the welding process to check the actual weld depth without seeing the root. It is therefore also not possible to prove without destructive tests which weld seam depth has been reached in relation to the target depth.
Weiterhin beeinflussen auftretende thermische Toleranzen der Fügevorrichtungen sowie mechanische Toleranzen der Dicke und der Breite der Bänder negativ, besonders im Zusammenhang mit dem Material der Bänder die Schweißung.Furthermore, occurring thermal tolerances of the joining devices as well as mechanical tolerances of the thickness and the width of the strips have a negative effect on the weld, particularly in connection with the material of the strips.
Diese Mängel führen letztendlich auch dazu, dass sowohl die mechanischen als auch die elektrischen Parameter der fertig geschweißten Bänder negativ beeinflusst werden.Ultimately, these defects also lead to the fact that both the mechanical and the electrical parameters of the finished welded strips are negatively influenced.
Das Verfahren ermöglicht keine sichere hundertprozentige Verschweißung der Bänder, insbesondere nicht bei gleitenden oder sprunghaften Parameteränderungen im Bereich der Elektronenstrahlquelle.The process does not allow the strips to be welded 100% reliably, especially not in the case of sliding or sudden parameter changes in the area of the electron beam source.
Praktisch hilflos ist man in dem Zeitbereich, wenn eine Elektronenstrahlquelle infolge des langsamen thermischen Verschleißes der Kathode die Energieverteilung und / oder die Position des Energieübertragungsfeldes ändert.One is practically helpless in the time domain when an electron beam source changes the energy distribution and/or the position of the energy transfer field as a result of the slow thermal degradation of the cathode.
Es ist mit keinem der bekannten Verfahren möglich, Veränderungen im Bereich der Energieverteilung im Brennfleck, welche zu Schweißnahttiefenschwankungen führen, von Positionsfehlern zu trennen. Insgesamt ist festzustellen, dass mit den bekannten Verfahren keine hochproduktive Herstellung derartiger Erzeugnisse mit höchsten Qualitätsanforderungen möglich ist.It is not possible with any of the known methods to separate changes in the area of the energy distribution in the focal spot, which lead to fluctuations in the depth of the weld, from position errors. Overall, it can be stated that with the known methods it is not possible to produce such products in a highly productive manner with the highest quality requirements.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum stumpfen Fügen von längs verlaufenden Kanten von mindestens zwei Bändern unterschiedlichen Materials mittels eines Ladungsträgerstrahls, vorzugsweise Elektronenstrahls durch Schweißen zu schaffen, wobei mit sehr hoher Geschwindigkeit die Schweißnaht erzeugt wird. Abweichungen der Dicke des Materials und geringe mechanische Abweichungen an den zu verschweißenden Kanten dürfen die Qualität der Schweißnaht nicht negativ beeinflussen. Die Naht muss über die Länge konstant mit hoher Qualität erzeugt werden. Die Wurzelausbildung soll sehr fein sein und eine Kantenschädigung im Wurzelbereich ist nahezu auszuschließen. Die Schweißnahttiefe soll hundert Prozent betragen.The object of the invention is to provide a method for butt-joining longitudinal edges of at least two strips of different material by means of a charge carrier beam, preferably an electron beam, by welding, the weld seam being produced at very high speed. Deviations in the thickness of the material and slight mechanical deviations on the edges to be welded must not negatively affect the quality of the weld. The seam must be produced consistently with high quality over the entire length. The root development should be very fine and edge damage in the root area can be almost completely ruled out. The weld seam depth should be one hundred percent.
Alle Abweichungen, ob prozessbedingt oder materialabhängig müssen automatisch weitestgehend kompensiert werden, damit während des Zusammenschweißens auftretende Fehler annähernd trägheitslos ausgeglichen oder als Fehler zur Anzeige gebracht werden. Das bedeutet, dass selbst bei hoher Geschwindigkeit des Zusammenschweißens der Bänder äußerst geringer Ausschuss entsteht.All deviations, whether process-related or material-dependent, must be compensated for as far as possible automatically, so that errors occurring during welding are compensated almost without inertia or displayed as errors. This means that even at high speeds of welding the strips together, there is extremely little waste.
Im Fall einer Störung, die nicht durch das Regelverfahren kompensierbar ist, ist zur Verhinderung von Ausschuss der Elektronenstrahl sofort abzuschalten, bzw. das Verfahren zu unterbrechen.In the event of a fault that cannot be compensated for by the control process, the electron beam must be switched off immediately to prevent rejects, or the process must be interrupted.
Desweiteren ist eine Einrichtung zu schaffen, die unter Verwendung bekannter elektronischer Bauelemente und mit einer an sich bekannten Elektronenstrahlquelle das Verfahren ausübt. Die Einrichtung soll das Verfahren unabhängig von der Anzahl der herzustellenden Schweißnähte mit einer Elektronenstrahlquelle durchführen.Furthermore, a device is to be created which uses known electronic components and an electron beam source known per se to carry out the method. The facility should carry out the process with an electron beam source, regardless of the number of weld seams to be produced.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Einrichtung nach Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 13 bzw. 15 bis 20.The object is achieved by a method according to claim 1 and a device according to
Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein Verfahren zum Zusammenschweißen von Bändern unterschiedlichen Materials mittels Elektronenstrahl im Vakuum, wobei die Bänder an ihren Längsseiten zusammengeschweißt werden, wobei:
- - zur Durchführung des Verfahrens eine Einrichtung mit einer Elektronenkanone, die auf einem Rezipienten angeflanscht ist, mit Strahlablenksystem und Linsen, um auf der Oberfläche der zu verbindenden Bänder ein Energiefeld zu erzeugen, verwendet wird,
- - die zusammenzufügenden Bänder unterschiedlichen Materials unterhalb der Elektronenkanone in dem Rezipienten angeordnet und in Längsrichtung kontinuierlich bewegt werden,
- - ein Energieübertragungsfeld über einer Fügestelle der Bänder positioniert wird, und
- - das Energieübertragungsfeld eine Energieeintragszone unter Ausbildung einer oder mehrerer Schmelzzone(n) in den Bändern erhitzt, wobei die verschiedenen Bänder verschiedene Temperaturen in unmittelbarer Umgebung der Schmelzzone(n) haben,
- - to carry out the method, a device with an electron gun flanged onto a recipient, with a beam deflection system and lenses to generate an energy field on the surface of the bands to be connected is used,
- - the bands of different materials to be joined are arranged below the electron gun in the recipient and are continuously moved in the longitudinal direction,
- - an energy transfer field is positioned over a joint of the ribbons, and
- - the energy transfer field heats an energy input zone to form one or more melting zone(s) in the bands, the different bands having different temperatures in the immediate vicinity of the melting zone(s),
Eine wesentliche Voraussetzung zur Lösung der Aufgabe unter Berücksichtigung bedeutender Randbedingungen besteht darin, dass die Energieübertragungsfunktion, welche den Energieeintrag unmittelbar in der Fügestelle ausführt, konstant gehalten wird, indem das Vakuum im Rezipienten durch an sich bekannte Mittel in engen Grenzen konstant gehalten wird.An essential prerequisite for solving the task, taking into account important boundary conditions, is that the energy transfer function, which carries out the energy input directly in the joint, is kept constant by keeping the vacuum in the recipient constant within narrow limits by means known per se.
Dabei kommt neben der eigentlichen Vakuumsteuerung, der Vermeidung von abdampfenden Schmierstoffrückständen von der Oberfläche der Bänder eine besondere Bedeutung zu. Infolge der guten Wärmeleitfähigkeit von Kupfer und ähnlichem Material in Verbindung mit einer relativ geringen Banddicke entsteht eine großflächige vorlaufende Wärmeeinflusszone mit hohen Temperaturen, welche bei Vorhandensein von Schmierstoffrückständen unter Umständen zum großflächigem Abdampfen führt und damit zu Veränderungen des Vakuums. Neben dem an sich bekannten Einfluss des Vakuums auf die Energieübertragungsfunktion (Linseneffekt) addiert sich eine variable Ionisationskomponente durch die variable Oberflächenverschmutzung, denn die eingesetzten Bänder sind unter Umständen nicht gleichmäßig verölt, wodurch die Verdampfungsrate variiert. Dieser Umstand erfordert vor dem Einführen der Bänder in die Schweißanlage zunächst die Reinigung der Bänder von abdampfenden Schmiermittelrückständen.In addition to the actual vacuum control, the avoidance of evaporating lubricant residues from the surface of the belts is of particular importance. As a result of the good thermal conductivity of copper and similar material in combination with a relatively small strip thickness, a large area leading heat-affected zone with high temperatures arises, which, if lubricant residues are present, may lead to large-area evaporation and thus to changes in the vacuum. In addition to the well-known influence of the vacuum on the energy transfer function (lens effect), a variable ionization component is added due to the variable surface contamination, because the belts used may not be evenly oiled, which means that the evaporation rate varies. This circumstance makes it necessary to first clean the strips of evaporating lubricant residues before inserting the strips into the welding system.
Zur Minimierung des Einflusses von Ionen auf den Elektronenstrahl, sowie das Strahlerzeugersystem, wird ein spezieller Ionenauffänger eingesetzt. Dieser lenkt elektrostatisch Ionen aus der Bahn des Elektronenstrahls.A special ion collector is used to minimize the influence of ions on the electron beam and the beam generator system. This electrostatically deflects ions out of the path of the electron beam.
Ebenso müssen die mechanischen Fügebedingungen, insbesondere der Höhenversatz und Kantenverformung, z. B. durch Schnittkantenverformungen beim Herstellen der verwendeten Bänder, konstant gehalten, bzw. auf geeignete Weise minimiert werden.Likewise, the mechanical joining conditions, in particular the height offset and edge deformation, e.g. B. by cutting edge deformations in the production of the tapes used, kept constant, or minimized in a suitable manner.
Vorzugsweise sollten dazu mechanische Verfahren eingesetzt werden, welche dem Ziel der Minimierung von Kantenverformung sehr nahe kommen. Geeignet hierfür ist z. B. das Kantenfräsen, da hier neben der Beseitigung der Bruchflächen nach dem Trennen durch Längsspalten auch Querverformungen der Bänder größtenteils entfernt werden können.Preferably, mechanical methods should be used that come very close to the goal of minimizing edge deformation. Suitable for this is z. B. edge milling, because here, in addition to eliminating the fracture surfaces after cutting through longitudinal splits, transverse deformations of the strips can also be largely removed.
Die mechanische Bearbeitung der Fügekanten unmittelbar vor dem Fügeprozess garantiert weitestgehende verschmutzungs- und oxidfreie Fügestellen.The mechanical processing of the joining edges immediately before the joining process guarantees joints that are largely free of dirt and oxide.
Das sind weitere Voraussetzungen für den kontinuierlichen Schweißprozess, die jedoch nicht unmittelbar der Lösung der Aufgabe dienen, sondern nur in Betracht zu ziehen sind.These are further prerequisites for the continuous welding process, which, however, do not directly serve to solve the task, but only have to be taken into account.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll auch zum Verschweißen gleichdicker Materialien unterschiedlicher metallurgischer Zusammensetzung anwendbar sein.The method according to the invention should also be applicable to the welding of materials of the same thickness and of different metallurgical composition.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Energieübertragungsfeld quer zur Bandvorschubrichtung automatisch verschoben wird, die Durchdringungselektronen mittels eines Elektronenauffängers erfasst und mit einem geeignetem Rechensystem ausgewertet werden. Die ermittelten Werte werden mit einem Sollwert verglichen. Daraus ergibt sich, ob die Lage des Energieübertragungsfeldes zu korrigieren ist.According to the invention, this object is achieved in that the energy transmission field is automatically shifted transversely to the belt feed direction, the penetrating electrons are detected by means of an electron collector and evaluated with a suitable computer system. The determined values are compared with a target value. From this it follows whether the position of the energy transmission field needs to be corrected.
Aus dem Ergebnis der Auswertung der Durchdringungselektronen wird nach einem mathematischen Modell die Lage des Energieübertragungsfeldes angepasst und optimiert, und / oder es werden der Elektronenstrahlstrom und / oder der Linsenstrom und / oder die Stigmatoren automatisch variiert.From the result of the evaluation of the penetrating electrons, the position of the energy transfer field is adjusted and optimized according to a mathematical model, and/or the electron beam current and/or the lens current and/or the stigmators are automatically varied.
Dabei findet Berücksichtigung, dass der Elektronenstrahlstrom gegenüber dem Start und dem Erreichen des stabilen thermischen Zustand zu reduzieren ist, denn es wird nunmehr kontinuierlich bereits erwärmtes Material geschweißt.This takes into account that the electron beam current must be reduced compared to the start and the achievement of the stable thermal state, because material that has already been heated is now continuously being welded.
Diese Regelung der Parameter des Ladungsträgerstrahls, insbesondere des Elektronenstrahls zur Optimierung und Anpassung des Energieübertragungsfeldes erfolgt bekannter Weise nach Durchführung einer Probeschweißung.This regulation of the parameters of the charge carrier beam, in particular of the electron beam, for optimizing and adjusting the energy transfer field takes place in a known manner after a test weld has been carried out.
Zur Ausübung des Verfahrens ist es vorteilhaft, in bekannter Weise in einem ersten Schritt das Energieübertragungsfeld direkt über der Fügestelle zu positionieren. Dazu werden die Energieübertragungsfeldabmessungen in X- und Y- Richtung auf Null gesetzt. Das heißt, die gesamte Energie wird im Zentrum konzentriert und kurz zur Einwirkung gebracht. Ein kleiner lokaler Schmelzpunkt (Point genannt) ist bei einer Bandvorschubgeschwindigkeit Null das Resultat. Dieser sogenannte Point kennzeichnet auf dem Material das Energiezentrum des Energieübertragungsfeldes als kleinen Krater.In order to carry out the method, it is advantageous to position the energy transmission field directly over the joint in a known manner in a first step. To do this, the energy transfer field dimensions in the X and Y directions are set to zero. This means that the entire energy is concentrated in the center and brought to bear for a short time. A small local melting point (called point) is the result at zero tape feed speed. This so-called point marks the energy center of the energy transmission field as a small crater on the material.
Danach wird optisch oder elektronenoptisch die Position des/der Pointer, bezogen auf die Fügestelle betrachtet, und erforderlichenfalls durch mechanische und/oder elektronenoptische Korrekturen auf die gewünschte Position über dem Fügespalt verschoben. Befindet sich der Point exakt über dem Fügespalt, so kann die eigentliche Energieübertragungsfigur aufgerufen und der Schweißprozess gestartet werden.Thereafter, the position of the pointer(s) relative to the joint is observed optically or electron-optically and, if necessary, shifted to the desired position above the joint gap by mechanical and/or electron-optical corrections. If the point is located exactly above the joint gap, the actual energy transfer figure can be called up and the welding process started.
Das Energieübertragungsfeld erhitzt die Energieeintragszone. Aus dem zweidimensionalen Energieübertragungsbereich wird ein dreidimensionaler Bereich, und die Dampfkapillare mit der Schmelzzone und Wärmeeinflusszone bildet sich aus. Es beginnt im Inneren der Kapillare die Gasvermischung und die Schmelzzonenvermischung. Im festen Materialbereich erfolgt die Energieableitung ausschließlich durch reine Wärmeableitung.The energy transfer field heats the energy input zone. The two-dimensional energy transfer area becomes a three-dimensional area and the vapor capillary with the melting zone and heat-affected zone is formed. Gas mixing and melting zone mixing begin inside the capillary. In the solid material area, the energy dissipation takes place exclusively through pure heat dissipation.
Danach wird, um das Ungleichgewicht in der Energieableitung im Bereich der Schmelzzone zu beseitigen zunächst das Energieübertragungsfeld in Richtung des besser die Wärme ableitenden Materials geringfügig verschoben.Thereafter, in order to eliminate the imbalance in energy dissipation in the region of the fusion zone, first the energy transfer field is slightly shifted in the direction of the better heat-dissipating material.
Dann wird der Schweißprozeß gestartet und die Schmelzzone entsteht. Im Wurzelbereich treten die Durchdringungselektronen aus, welche im Elektronenauffänger als Strom aufgefangen werden. Damit stehen die benötigten Informationen zunächst zur Verfügung um den Auswerteprozeß zu beginnen. Der Durchdringungsstrom wird über eine Meßleitung zunächst zu einem Demultiplexer geleitet. Dieser ordnet z. B. beim parallelen Schweißen von zwei Schweißnähten die Informationen der linken oder der rechten Schweißnaht zu, um getrennt die jeweils notwendigen Korrekturwerte für jedes Schmelzbad für sich zu ermitteln. Danach erfolgt eine Auswertung der Durchdringungselektronen und Vergleich mit einem Sollwert und die Korrekturwertermittlung mit sofort anschließender Lagekorrektur des Energieübertragungsfeldes quer zur Schweißrichtung. Ausgeführt wird diese Lagekorrektur elektronenoptisch durch die Ablenksteuerung oder elektromechanisch durch eine mechanische Achse, welche zur Verschiebung der Elektronenstrahlquelle (Elektronenkanone) dient.Then the welding process is started and the fusion zone is formed. The penetration electrons emerge in the root area and are collected as a current in the electron collector. This means that the information required is initially available to begin the evaluation process. The penetration current is first conducted to a demultiplexer via a measuring line. This assigns z. For example, when welding two weld seams in parallel, the information on the left or right weld seam is added in order to determine the necessary correction values for each weld pool separately. The penetration electrons are then evaluated and compared with a target value and the correction value is determined with immediately subsequent correction of the position of the energy transmission field perpendicular to the welding direction. This position correction is carried out electron-optically by the deflection control or electromechanically by a mechanical axis which is used to shift the electron beam source (electron gun).
Die Möglichkeit einer automatischen mechanischen Lagekorrektur des Energieübertragungsfeldes besteht auf Grund der zu bewegenden Massen beim gleichzeitigen Erzeugen mehrerer Schmelzzonen aus einer Elektronenstrahlquelle (Springstrahlschweißen), dagegen beim Tribandschweißen nur eingeschränkt.The possibility of an automatic mechanical correction of the position of the energy transfer field is due to the masses to be moved when several melting zones are generated simultaneously from an electron beam source (jump beam welding), but only to a limited extent with tri-band welding.
Auf dem Weg zum Erreichen des optimalen Arbeitspunktes verändern sich die thermischen und mechanischen Bedingungen kontinuierlich. Die einsetzende temperaturbedingte unterschiedliche Längen- und Breitenausdehnung verschiebt die Fügestelle weg vom Startpunkt und das Vorlauftemperaturfeld bildet sich aus.On the way to reaching the optimal operating point, the thermal and mechanical conditions change continuously. The onset of temperature-related different length and width expansion shifts the joint away from the starting point and the flow temperature field is formed.
Mechanische Anforderungen an die spätere Fügestelle können die Schweißgeschwindigkeit erheblich beeinflussen, da sich in Abhängigkeit vom Zeit-Temperatur-Umwandlungsprozess (ZTU- Verhalten genannt) der erstarrenden Schmelze unterschiedliche kristalline Phasen bilden, deren mechanische Eigenschaften erheblich voneinander abweichen können.Mechanical demands on the subsequent joint can have a significant impact on the welding speed, since different crystalline phases are formed depending on the time-temperature transformation process (called TTT behavior) of the solidifying melt, whose mecha nical properties can differ significantly.
Damit sind die Starteinstellungen der Strahlparameter als auch die Lage des Energieübertragungsfeldes, sowie die Strahlstromeinstellungen nicht optimal.This means that the initial settings of the beam parameters, the position of the energy transfer field and the beam current settings are not optimal.
Schließlich werden unter Zuhilfenahme der Auswertung der Durchdringungselektronen mit einem Prozessor unter Verwendung eines mathematischen Modells zunächst die Lage des bzw. der Energieübertragungsfelder angepasst und optimiert. Dazu werden zunächst die Signale geglättet, mit vorgegebenen Grenzen verglichen und Korrekturwerte ermittelt. Der Strahlstrom wird nach Erreichen des stabilen thermischen Zustandes reduziert, da anders als beim Start des Schweißprozesses ab jetzt kontinuierlich in wärmeres Material geschweißt wird.Finally, with the help of the evaluation of the penetration electrons with a processor using a mathematical model, the position of the energy transfer field(s) is first adjusted and optimized. To do this, the signals are first smoothed, compared with specified limits and correction values are determined. The beam current is reduced after the stable thermal state has been reached because, unlike at the start of the welding process, from now on the material is continuously welded into warmer material.
Mit separaten metallurgischen Untersuchungen wird die Gefügezusammensetzung der Schweißnaht ermittelt und optimiert und der Bereich für die optimale Schweißgeschwindigkeit festgelegt.The structural composition of the weld seam is determined and optimized with separate metallurgical investigations and the range for the optimum welding speed is determined.
Optional werden nun sowohl der Elektronenstrahlstrom und / oder der Linsenstrom und / oder die Stigmatoren automatisch variiert.Optionally, both the electron beam current and/or the lens current and/or the stigmators are now varied automatically.
Auch hier wird mit Hilfe des mathematischen Modells ein Optimierungszyklus mehrfach f durchfahren und jeweils ein Parameter verändert und das Meßergebnis mit einer Sollfunktion verglichen.Here, too, an optimization cycle is run through several times with the aid of the mathematical model and one parameter is changed in each case and the measurement result is compared with a desired function.
Die Sollfunktionen können mit technologisch erforderlichen Offset versehen werden.The setpoint functions can be provided with a technologically required offset.
Damit verfügt das System über die automatischen Korrekturfaktoren Energieübertragungsfeldposition, Strahlstromkorrektur, und Linsenstromkorrektur,Thus, the system has the automatic correction factors energy transfer field position, beam current correction, and lens current correction,
Das System ist während des Schweißprozesses immer online.The system is always online during the welding process.
Insbesondere beim Tribandschweißen addieren sich die mechanischen und thermischen Toleranzfelder der Bänder.In tri-band welding in particular, the mechanical and thermal tolerance fields of the bands add up.
Da aufgrund der konkreten Prozessbedingungen (mechanische Toleranzen, Temperatur, Spritzerbildung usw.) die zweite Schweißnaht in ihrer Position deutlich mehr variiert, ist ein sehr schneller Reglungsprozess erforderlich.Since the position of the second weld seam varies significantly more due to the specific process conditions (mechanical tolerances, temperature, spatter formation, etc.), a very fast control process is required.
Das erfindungsgemäße System arbeitet nahezu trägheitslos.The system according to the invention works almost without inertia.
Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einer an sich bekannten Strahlerzeugungseinrichtung, vorzugsweise Elektronenkanone mit den üblichen Strahlablenksystem und Linsen, um auf der Oberfläche der zu verbindenden Materialien ein dem Verfahren angepasstes Energiefeld zu erzeugen.The device for carrying out the method consists of a beam generating device known per se, preferably an electron gun with the usual beam deflection system and lenses, in order to generate an energy field adapted to the method on the surface of the materials to be connected.
Die zusammenzufügenden Bänder unterschiedlichen Materials sind unterhalb der Elektronenkanone angeordnet, wobei sich diese in Längsrichtung kontinuierlich bewegen und der Elektronenstrahl ist in jeder Richtung ablenkbar.The bands of different materials to be joined are arranged below the electron gun, these move continuously in the longitudinal direction and the electron beam can be deflected in any direction.
Zur Minimierung des Einflusses von Ionen auf den Elektronenstrahl, sowie das Elektronenstrahlerzeugersystems ist ein spezieller Ionenauffänger unterhalb der Ablenksysteme zur Energieübertragungsfelderzeugung aber oberhalb der zu schweißenden Bänder notwendig. Dieser ist elektrisch isoliert und mit einer negativen Spannung versehen und parallel zur Achse des Elektronenstrahls angeordnet. Er lenkt elektrostatisch Ionen aus der Bahn des Elektronenstrahls.To minimize the influence of ions on the electron beam and the electron gun system, a special ion collector is required below the deflection systems for energy transfer field generation but above the strips to be welded. This is electrically isolated and provided with a negative voltage and arranged parallel to the axis of the electron beam. It electrostatically deflects ions out of the path of the electron beam.
Direkt unterhalb der Bänder ist von der Anlage gegen Hochspannung isoliert und gegen Überspannungen geschützt , mittig unter der zu erzeugenden Schweißnaht ein Elektronenauffänger auf Varistoren angeordnet welcher über eine Signalleitung mit einem Demultiplexer / (elektronischer Schalter) verbunden ist.Directly below the belts, the system is insulated against high voltage and protected against overvoltages, an electron collector on varistors is arranged in the middle under the weld seam to be produced, which is connected to a demultiplexer / (electronic switch) via a signal line.
Damit ein quasi zeitgleiches Korrigieren beim Springstrahlschweißen (Tribandschweißen mit einer Elektronenstrahlquelle) möglich ist, ist ein schneller Demultiplexer im Bereich der Ablenksteuerung integriert. Der Demultiplexer ermöglicht die Zuordnung der durch den Elektronenauffänger aufgefangenen Durchdringungselektronen zum jeweils mit Energie (Elektronen) beaufschlagten Schmelzbad nach links oder rechts.A fast demultiplexer is integrated in the area of the deflection control so that a quasi-simultaneous correction during spring beam welding (tri-band welding with an electron beam source) is possible. The demultiplexer enables the penetrating electrons caught by the electron collector to be allocated to the left or right of the molten bath that is charged with energy (electrons).
Um die notwendigen Veränderungen der Strahlfelddichte und / oder Strahlparameter und / oder Linsen durchführen zu können, muss die Ablenksteuerung mindestens 3 Kanäle (X, Y, Z) besitzen.In order to be able to make the necessary changes to the beam field density and/or beam parameters and/or lenses, the deflection control must have at least 3 channels (X, Y, Z).
Die X-Achse und die Y-Achse beschreiben üblicher Weise die Energieübertragungsfunktion und die Z-Achse steuert den Demultiplexer.The X-axis and the Y-axis usually describe the energy transfer function and the Z-axis controls the demultiplexer.
An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung beschrieben. In den zugehörigen Zeichnungen sind die Einrichtungen im Prinzip dargestellt.The invention is described using an exemplary embodiment. In the accompanying drawings, the facilities are shown in principle.
Es zeigen:
-
1 : eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, -
2 : den Aufbau der Messeinrichtung.
-
1 : a facility for carrying out the procedure, -
2 : the structure of the measuring device.
ist mit einer CNC-Steuerung mit Tableau 12 und einem Korrekturfeld mit Datenanzeige 13 verbunden.
is connected to a CNC control with
Der Ionenauffänger 14 ist parallel zur Strahlachse der Elektronenkanone 1 angeordnet.The
Das Verfahren wird in folgenden Schritten durchgeführt:
- In einem an sich bekannten Schritt als eine Vorstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Energieübertragungsfeld direkt mittig über der Fügestelle 6 positioniert. Dazu werden die Energieübertragungsfeldabmessungen in X - Richtung und Y - Richtung auf Null gesetzt. Das besagt, dass sich die gesamte Energie des
Elektronenstrahls 5 im Zentrum konzentriert und kurz zur Einwirkung kommt. Ein kleiner lokaler Schmelzpunkt (Point) ist bei einer Bandvorschubgeschwindigkeit von Null das Resultat. Dieser Point kennzeichnet auf dem Material das Energiezentrum des Energieübertragungsfeldes in Form eines kleinen Kraters.
- In a step known per se as a preliminary stage of the method according to the invention, the energy transmission field is positioned directly in the center above the joint 6 . To do this, the energy transfer field dimensions in the X - direction and Y - direction are set to zero. This means that the entire energy of the
electron beam 5 is concentrated in the center and has an effect for a short time. A small local melting point (Point) is the result at zero tape feed speed. This point marks the energy center of the energy transmission field on the material in the form of a small crater.
In einem weiteren darauf folgendem bekannten Schritt wird optisch oder elektronenoptisch die Position des Point bezogen auf die Fügestelle 6 betrachtet, und wenn erforderlich, wird der durch mechanische und/oder elektronenoptische Korrekturen auf die gewünschte Position über der Fügestelle 6 zwischen den beiden zu fügenden Bändern 3.1 und 3.2 verschoben. Befindet sich der Point exakt über der Fügestelle 6, so wird die eigentliche Energieübertragungsfigur in bekannter Weise aufgerufen und der Schweißprozess wird sofort gestartet.In a further known step that follows, the position of the point in relation to the joint 6 is observed optically or electron-optically, and if necessary, the mechanical and/or electron-optical corrections to the desired position over the joint 6 between the two bands 3.1 and 3.2 postponed. If the point is located exactly above the joint 6, the actual energy transfer figure is called up in a known manner and the welding process is started immediately.
Das Energieübertragungsfeld erhitzt nun die Energieeintragszone. Aus dem zweidimensionalen Energieübertragungsbereich entsteht ein dreidimensionaler Bereich, denn die Dampfkapillare mit Schmelzzone 21 und Wärmeeinflusszone bilden sich aus. Es beginnt im Inneren der Dampfkapillare die Gasvermischung und die Schmelzzonenvermischung. Sowohl im schmelzflüssigen als auch im festen Materialbereich erfolgt die Wärmeableitung ausschließlich durch reine Wärmeableitung.The energy transfer field now heats the energy input zone. A three-dimensional area arises from the two-dimensional energy transfer area, because the vapor capillary with
Da die Wärmeleitzahl der unterschiedlichen Materialien in Abhängigkeit ihrer metallurgischen Zusammensetzung unterschiedlich ist, kommt es in den verschiedenen Bändern 3.1 und 3.2 zu völlig verschiedenen Temperaturen in unmittelbarer Umgebung der Schmelzzonen 21, d.h., im Abstand zur Schmelzzone 21.Since the coefficient of thermal conductivity of the different materials differs depending on their metallurgical composition, completely different temperatures occur in the various strips 3.1 and 3.2 in the immediate vicinity of the
Kupfer hat zum Beispiel bei 20 °C eine Wärmeleitfähigkeit von 395 W/m*K, und reines Nickel aber nur 90,7 W/m*K. Mn /Ni Legierungen (z.B. Manganin, eine Mangan-Nickel Legierung) haben nur eine Wärmeleitfähigkeit von 22 W/m*K, also nur noch 5,6% der Wärmeleitfähigkeit vom Kupfer.For example, copper has a thermal conductivity of 395 W/m*K at 20 °C, and pure nickel only 90.7 W/m*K. Mn/Ni alloys (e.g. manganin, a manganese-nickel alloy) only have a thermal conductivity of 22 W/m*K, i.e. only 5.6% of the thermal conductivity of copper.
Die Isothermen im Band 3.2 aus Kupfer liegen also deutlich weiter auseinander als beim Band 3.1 ausWiderstandsmaterial. In Folge dessen wird deutlich mehr Energie im Kupfer abgeleitet, das bedeutet, das Kupfer bleibt kälter.The isotherms in band 3.2 made of copper are therefore significantly further apart than in band 3.1 made of resistance material. As a result, significantly more energy is dissipated in the copper, which means the copper stays colder.
Das Widerstandsmaterial wird in unmittelbarer Umgebung der Schmelzzone 21 schneller heiß und erreicht deutlich schneller die Schmelztemperatur, zumal sich auch die spezifische Schmelzwärme der Metalle deutlich unterscheidet.The resistance material heats up faster in the immediate vicinity of the
Aus der ungleichen Verteilung der Schmelzzone 21 ist zu erkennen, dass zur Erreichung der Sollschmelztiefe weniger Energie benötigt als im Kupfer und die Schweißnaht ist damit schneller hundertprozentig durchgeschweißt. Die sogenannte Spikebildung setzt zunächst auf der Seite des Widerstandsmaterials ein. Das ist gleichzeitig mit dem Austreten der Elektronen 8 im Bereich der Wurzel 15 der Schweißnaht verbunden.From the uneven distribution of the
In einem nunmehr folgenden 3. Schritt, welcher der bedeutendste erfinderische Schritt ist, wird, um das Ungleichgewicht in der Energieableitung im Bereich der Schmelzzone 21 zu beseitigen, zunächst das Energieübertragungsfeld in Richtung des besser Wärme ableitendem Materials quer zur Bandvorschubrichtung verschoben.In a now following 3rd step, which is the most important inventive step, in order to eliminate the imbalance in the energy dissipation in the region of the
Dazu erfolgt automatisch die an sich bekannte Auswertung der Elektronen 8 und durch Vergleich mit einem Sollwert, und darauf folgend die mechanische oder elektronenoptische Korrektur der Lage des Energieübertragungsfeldes quer zur Schweißrichtung. Diese Lagekorrektur erfolgt elektronenoptisch durch die Ablenksteuerung 11 oder elektromechanisch durch eine Achsenverschiebung der Elektronenkanone 1.For this purpose, the evaluation of the
Auf dem Weg zum Erreichen des optimalen Arbeitspunktes verändern sich die thermischen und mechanischen Bedingungen kontinuierlich. Die einsetzende temperaturbedingte unterschiedliche Längen- und Breitenausdehnung verschiebt die Fügestelle 6 vom Startpunkt weg, und das Vorlauftemperaturfeld bildet sich aus.On the way to reaching the optimal operating point, the thermal and mechanical conditions change continuously. The onset of temperature-related different length and width expansion shifts the joint 6 away from the starting point, and the flow temperature field is formed.
Damit sind sowohl die Starteinstellungen der Lage der Energieübertragungsfelder als auch die Strahlstromeinstellungen nicht mehr exakt.As a result, both the initial settings for the position of the energy transfer fields and the beam current settings are no longer exact.
In Folge darauf wird der nächste erfindungsgemäße Schritt ausgeführt, bei dem unter Zuhilfenahme der Auswertung der Durchdringungselektronen 8 an Hand eines mathematischen Modells zunächst die Lage des Energieübertragungsfeldes anpasst und optimiert wird.The next step according to the invention is then carried out, in which the position of the energy transfer field is initially adapted and optimized with the aid of the evaluation of the
Dabei wird der Strahlstrom nach Erreichen des stabilen thermischen Zustandes reduziert, da anders als beim Start des Schweißprozesses ab nunmehr kontinuierlich wärmeres Material geschweißt wird. Der Strahlstrom als auch die Linse und / oder die Stigmatoren werden automatisch variiert.The beam current is reduced after the stable thermal state has been reached, since, unlike at the start of the welding process, continuously warmer material is now being welded. The beam current as well as the lens and/or the stigmators are varied automatically.
Dieses mathematische Modell, wird in einem Optimierungszyklus mehrfach durchfahren, und es wird jeweils einen Parameter verändert, wobei der gemessene Wert mit einer Sollfunktion verglichen wird. Die Sollfunktionen werden mit einem technologisch erforderlichen Offsets versehen. Damit verfügt das System über die automatische Korrekturfaktoren, Energieübertragungsfeldposition, Strahlstromkorrektur, und Linsenstromkorrektur, wobei das System während des Schweißprozesses immer online ist.This mathematical model is run through several times in an optimization cycle, and one parameter is changed in each case, with the measured value being compared with a target function. The target functions are provided with a technologically required offset. With this, the system has automatic correction factors, energy transfer field position, beam current correction, and lens current correction, while the system is always online during the welding process.
Notwendige an sich bekannte Bauelemente für die Durchführung des Verfahrens sind in
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass es nicht nur zum Verbinden von zwei Bändern mittels einer Schweißnaht geeignet ist, sondern auch zum Tribandschweißen, bei dem drei Bänder unterschiedlichen Materials zur Herstellung eines Bandes zusammengeschweißt werden. In der Regel wird das mittlere Band 3.1 aus einem Widerstandsmaterial, und zu beiden Seiten ist dieses mit einem Band 3.2 aus Kupfer verbunden. Die beiden Schweißnähte werden unabhängig voneinander, jedoch erfindungsgemäß erzeugt.An embodiment of the method according to the invention is that it is not only suitable for connecting two bands by means of a weld seam, but also for tri-band welding, in which three bands of different material are welded together to produce a band. As a rule, the middle band 3.1 is made of a resistive material and is connected to a copper band 3.2 on both sides. The two weld seams are produced independently of one another, but according to the invention.
Beim Tribandschweißen addieren sich die mechanischen und thermischen Toleranzfelder der Bänder.With tri-band welding, the mechanical and thermal tolerance fields of the bands add up.
Da aufgrund der konkreten Prozessbedingungen (mechanische Toleranzen, Temperatur, Spritzerbildung usw.) wodurch die zweite Schweißnaht in ihrer Position deutlich mehr variiert ist, ist ein sehr schneller Regelungsprozess erforderlich.Since the specific process conditions (mechanical tolerances, temperature, spatter formation, etc.) mean that the position of the second weld seam varies significantly more, a very fast control process is required.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den wesentlichen Vorteil, dass mit ihm metallische Bänder aus unterschiedlichem Material und auch mit unterschiedlicher Dicke an den Längsseiten stumpf mit dem Elektronenstrahl zusammengeschweißt werden können, wobei eine gegenüber den bekannten Verfahren sehr hohe Schweißgeschwindigkeit möglich ist. Die Qualität der Schweißung ist sehr hoch und der Ausschuss äußerst gering.The method according to the invention has the significant advantage that it can be used to butt weld metal strips made of different materials and also with different thicknesses on the long sides using the electron beam, with a very high welding speed being possible compared to the known methods. The quality of the weld is very high and the rejects are extremely low.
Bei einer nicht auszuschließenden, jedoch kaum auftretenden von fehlerhafter Schweißung wird der Fehler sofort erkannt, und durch eine fast trägheitslose Lagekorrektur, unter Umständen in Verbindung mit der Korrektur des Vakuums, ist die Auswirkung des Fehlers auf die Schweißnaht annähernd ausgeschlossen. Bei größeren Fehlern bewirkt die Steuerung die sofortige Abschaltung. Das bedeutet, dass selbst bei der hohen Schweißgeschwindigkeit im Verhältnis zur Produktionsmenge der mögliche Ausschuss äußerst gering ist.In the case of a faulty weld that cannot be ruled out, but rarely occurs, the fault is recognized immediately, and the effect of the fault on the weld seam is almost completely ruled out by an almost inertia-free position correction, possibly in connection with the correction of the vacuum. In the event of major errors, the controller causes immediate shutdown. This means that even at the high welding speed in relation to the production volume, the possible rejects are extremely low.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient auch zur Herstellung von Schweißverbindungen, bei welchem Materialien verschiedener Art und Geometrie zu verbinden sind. Besonders solche Schweißverbindungen, die der Fachmann auf Grund der Materialunterschiede bisher nicht herstellen konnte.The method according to the invention is also used to produce welded joints, in which materials of different types and geometries are to be connected. Especially such welders bonds that the specialist could not previously produce due to the material differences.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Elektronenkanoneelectron gun
- 22
- Rezipientrecipient
- 33
- Band;Tape;
- 3.13.1
- aus Widerstandsmaterial;made of resistance material;
- 3.23.2
- aus Kupfermade of copper
- 44
- VentilValve
- 55
- Elektronenstrahlelectron beam
- 66
- Fügestellejoint
- 77
- Elektronenauffängerelectron collector
- 88th
- Elektronenelectrons
- 99
- Prozessorprocessor
- 1010
- Demultiplexerdemultiplexer
- 1111
- Ablenksteuerungdeflection control
- 1212
- CNC-TableauCNC tableau
- 1313
- Datenanzeigedata display
- 1414
- Ionenauffängerion scavenger
- 1515
- Wurzel der Schweißnahtroot of the weld
- 1616
- Isolatorinsulator
- 1717
- Varistorvaristor
- 1818
- LeitungLine
- 2020
- Ablenkfigurdistraction figure
- 2121
- Schmelzzonemelting zone
- 2222
- Linsensteuerunglens control
- 2323
- Displayscreen
- 2424
- Ablenkverstärkerdeflection amplifier
- 2626
- Hochspannungserzeugerhigh voltage generator
- 2727
- LeitungLine
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-
2009
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