DE1565029C3 - Vorrichtung zum Schweißen von Werkstoffen mit einem Elektronenstrahl - Google Patents
Vorrichtung zum Schweißen von Werkstoffen mit einem ElektronenstrahlInfo
- Publication number
- DE1565029C3 DE1565029C3 DE1565029A DES0095000A DE1565029C3 DE 1565029 C3 DE1565029 C3 DE 1565029C3 DE 1565029 A DE1565029 A DE 1565029A DE S0095000 A DES0095000 A DE S0095000A DE 1565029 C3 DE1565029 C3 DE 1565029C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- nozzle
- electron beam
- channel
- nozzles
- opening
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/301—Arrangements enabling beams to pass between regions of different pressure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
- B23K15/10—Non-vacuum electron beam-welding or cutting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/3002—Details
- H01J37/3007—Electron or ion-optical systems
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
3 4
siereinrichtung umgeben ist, die den Elektronenstrahl rurtgen. 23 und 24 verbunden, die ihrerseits an eine
auf der konzentrischen Achse der Düsen führt und Gleichstrorriquelle mit zur Erregung der Emissionsr-
bündelt, so daß der Querschnitt des Elektronenstrahl elektrode 25 der Elektronenkanone 10 ausreichender
les denjenigen der Düsenöffnung der inneren Düse Spannung angeschlossen sind. Die Emissionselektrode
nicht überschreitet. Auf Grund der erfindungsgemäß 5 25 hängt an den Elektroden 3,1,12,
koaxialen Anordnung der Gas^ und Elektronenstrah- Ein zylindrisches Metallgehäuse 26 der Kanone 10
len sowie des Absaugkanals wird im Vergleich zu ist an der Trennwand 13 aufgehängt und bildet mit
bekannten Vorrichtungen zum Elektronenstrahl- seinem Ende die Kathode 27. Die Kathode weist im
schweißen eine erhöhte Pumpwirkung bei gleichem Bereich der Emissionselektrode 25 eine zentrale öff-
Aufwand für die Inertgaszuführung erreicht. Die Ab*- i<? nung auf. Die Anode 28 der Kanone 10 ist jn geeig-
saugleistung wird dabei optimal im Sinne einer Auf- neier Weise an der Wand des Zylinders abgestützt,
rechterhaltung des Vakuums in der Hochvakuum- Eine zentrale Öffnung 30 ist in der Anode 28 aus^
kammer, in welcher der Elektronenstrahl erzeugt gespart und genau auf die Emissionselektrode 25 zum
wird, ausgenutzt. Durchlaß des von dieser erzeugten Elektronenbün^·
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vor- J5 dels ausgerichtet. Zwischen Kathode und Anode liegt
gesehen, daß die Außenwand des Ringkanals in Strö*- eine hohe Spannung, wobei der negative Pol einer
mungsrichtung über die Austrittsöffnung dsr inneren Hochspannvmgsquelle an die Kathode und der ppsi-
Düse hinaus mit sich stetig erweiterndem Querschnitt tive Pol an die Anode gelegt ist,
fortgesetzt ist. Dabei kann in den in Strömungsrich- Eine runde, metallische Halterung 32 ist an den
tung hinter der Austrittsöffnung der inneren Düse a? Wandteilen 1$ des Unterteiles der Elektronenkanone
liegenden erweiterten Endbereich der äußeren Düse 10 befestigt.
ein auf negativem Potential liegender, das aus der . Ein Flansch 34 mit einer mit der Anodenöffnimg
Öffnung austretende Elektronenstrahlbündel um- 30 ausgerichteten inneren Düse 33 ist am unteren
gebender Ring angeordnet sein. Dieser Ring dient Ende der Vakuumkammer 10 unterhalb der Wand 18
zum Einfangen von Ionen an der Austrittsseite des ?5 befestigt, Ein Auslaß 35 der Düse 33 mündet in einer
Elektronenstrahles. Öffnung 36. Die innere Düse 33 mit ihren Abschnit-
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfin- ten 35, 36 besteht aus hitzebeständigem Material und
dung ist in der Nähe der Düsenöffnung der äußeren hat glatte innere und äußere Oberflächen. Das von
Düse ein Absaugrohr vorgesehen, das rechtwinklig der Emissionselektrode 25 erzeugte Elektronenstrahl-
zur Achse der koaxialen Düse und des Hauptgas- 3P bündel wird mittels des elektrischen Feldes zwischen
Stromes einen Teil des Schutzgases aus einer Ver- Kathode 27 und Anode 28 beschleunigt, stark kon-
dünnungszone im Bereich der Erweiterung der äuße- zentriert und in einen durch die Wände der inneren
ren Düse absaugt. Düse 33 konvergent geformten Kanal getrieben.
Ausführungsformen gemäß der Erfindung werden Nachdem der Elektronenstrahl den Düsenabschnitt
nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. In 35 35 durchlaufen hat, tritt er durch die Austrittsöffnung
der Zeichnung zeigt 36 unmittelbar in die Atmosphäre,
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Ausfüh- Die dargestellte Vorrichtung bildet eine Gaspumps,
rungsforrn der Vorrichtung zum Elektronenstrahl- weiche nicht nur zur Herstellung und Aufrechterhal-
schweißen von Werkstücken unter atmosphpärischem tung des Vakuums in der Kammer 14 beiträgt, son-
J)ruck, 40 dem auch dazu benutzt wird, den Eintritt von Luft
Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht der Vorrich- durch die Düsenöffnung 36 hindurch in die Kammer
tung nach Fig. I5 welche Einzelheiten des Austritts- 14 zu verhindern. Das erfordert eine zweite Düse 38,
kanals für das Elektronenbündel zeigt, welche verhältnismäßig glatte innere Oberflächen
Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie 3-3 der aufweist und so angeordnet ist, daß sie die erste
ρ j g 2, 45 Püse 33 konzentrisch umgibt und mit dieser einen
Fig.'4 einen Querschnitt nach der Linie 4-4 der Ringkanal bildet. Beide Düsen 33 und 38 haben
ρ i g 2, nahezu gleiche Form. Die äußere Düse 38 . weist
Fig.' 5 einen Vertikalschnitt durch eme andere ebenfalls einen ringförmigen Flansch40 auf, der an
Ausführungsform der Vorrichtung zum Elektronen- der inneren Begrenzungsfläche der metallischen Wan-
Strahlschweißen, 50 dung 41 der Halterung 32 festgelegt ist. Die Außen-
Fig. 6 einen Schnitt im vergrößerten Maßstab, der düse weist einen verhältnismäßig langen Kanalab-
Einzelheiten der inneren und äußeren Düsen bei der schnitt 42 auf, welcher sich fortlaufend verengt und
Vorrichtung nach Fig. 5 darstellt. einen eingeschnürten und verhältnismäßig engen, die
In Fig. 1 ist eine Elektronenkanone in ihrer Ge- innere Düse33 umfassenden Hals bildet. An ihrem
samtheit mit dem Bezugszeichen 10 dargestellt. Sie 55 unteren Ende erweitert sich die Außendüse 38 nach
weist ein Paar mit gegenseitigem Abstand angeord- außen und bildet ein trichter- oder trompetenförmig
neter, an einer Trennwand 13 aus Isoliermaterial auf- erweitertes Ende 43.
gehängter Elektroden 11 und 12 auf. Die Elektroden Der zwischen Innen- und Außendäsen 33, 38 ge-
und die Trennwand befinden sich im Inneren einer bildete Ringkanal 44 wird mit einem inerten Gas
als Ganzes mit 14 bezeichneten Vakuumkammer, die 6o aus dem Zuführungsrohr 45 gespeist. Der Querschnitt
durch die obere Wand 15, die Seitenwände 16 und 17 des Ringkanals 44 verengt sich allmählich, bis er im
sowie die Wandteile des Unterteils 18 begrenzt ist. Bereiche der Abschnitte 35, 42 der Düsen 33, 38 ein
Die Vakuumkammer weist einen Stutzen 20 mit Querschnittsminimum erreicht. Der Druck des vom
einem bei 22 angeflanschten Rohr 21 auf. Das Rohr Rohr 45 aus angelieferten inerten Gases ist so ge-21
ist mit einer nicht dargestellten Vakuumpumpe 65 wählt, daß die Geschwindigkeit des Gases an der
verbunden, welche die Kammer 14 auf einem nahezu engsten Querschnittsstelle Schallgeschwindigkeit ervollkommenen
Vakuum halten soll. Die Elektroden reicht, Zur Mündung 43 hin erweitert sich der Quer-11
und 12 sind in geeigneter Weise mit den Zufüh- schnitt des ringförmigen Kanals 44 derart, daß das
^ 6
inerte Gas noch weiter beschleunigt wird und eine durch das metallische Element 68 durchgeführt, so
.Geschwindigkeit größer als 1 Mach erreicht. Das Gas daß eine vertikal verlaufende Gasführung 72 (F i g. 6)
gelangt nach Durchgang durch den verengten Hals- "entsteht. Diese setzt sich mit allmählich zunehmender
abschnitt in das atmosphärenseitige· trichterförmige Erweiterung nach außen im metallischen Grundteil
Ende 43 und anschließend in die Atmosphäre. Wenn 5 73 fort. Andererseits nimmt der Durchmesser der
das inerte Gas an der Austrittsöffnung der Innendüse Innendüse 65 allmählich bis zur Auslaßöifnung 74
33 vorbeiströmt, bewirkt die Düsenausbildung in Art (Fig. 6) ab. Auch der Kanal 70 verengt sich innereiner
Lavaldüse, daß das inerte Gas Moleküle mit- halb seines Ringkanalbereichs, so daß sich die von
reißt, die sich in Richtung nach unten quer zur Rieh- ihm gebildete Außendüse in ähnlicher Weise wie die
tung des Durchtrittes durch die innere Düse 33 ver- io Innendüse gleichfalls allmählich verengt, womit auf
lagern. Man erhält auf diese Weise eine Pumpwirr diese Weise eine eingeschnürte und enge Ringzone in
kung, welche.die Herstellung des Vakuums in der dem Gebiet entsteht, das in Fig. 6 mit dem Bezugs-Kammer
14 unterstützt, in der sich die Elektronen- zeichen 75 bezeichnet ist. In diesem Bereich erreikanone
10 befindet. . chen die Düsenquerschnitte ihr Minimum, während
Zugleich hindert das mit großer Geschwindigkeit 15 im weiteren Verlauf wieder eine Erweiterung der
hinter der Düsenöffnung 36 querverlagerte, inerte Gas Querschnitte eintritt, was nicht ausschließt, daß nach
Luft am Eintritt in die Mündung 36 und anschlie- Eintritt einer gewissen Erweiterung der Querschnitt
ßend in die Kammer 14. Dadurch wird im Ergebnis innerhalb vorgegebener Bereiche (vgl. die untere
eine wesentliche Verringerung der zur Aufrechterhai- Hälfte der Fig. 6) konstant gehalten werden kann,
tung des gewünschten Vakuums in der Kammer 14 20 Wie oben erwähnt, erreicht die Geschwindigkeit des
erforderlichen Pumparbeit erreicht.. ' den Kanal 70 passierenden, inerten Gases innerhalb
Ein Streuen des die innere Düse 33 durchlaufenden des mit dem Bezugszeichen 75 bezeichneten Bereir
Elektronenbündels infolge normaler Raumladung und ches Schallgeschwindigkeit. Im Anschluß an diesen
Kollision mit Gasmolekülen wird mittels eines star- Bereich kann ein Bereich mit Überschallgeschwindigken
magnetischen Feldes verhindert, das von einer 25 lceiten verwirklicht werden. Infolgedessen entsteht an
elektrischen Ringspule 50 erzeugt wird. Die Spule ist der Düsenöffnung 74 (F i g. 6) wieder eine Pumpwirin
eine ebenfalls ringförmige, eiserne Abschlußhülle kung, welche Gasmoleküle aus dem Inneren der
52 eingebettet, welche .eine obere Abschlußwand 53 Vakuumkammer herauszieht und auf diese Weise die
und eine untere Wand 54, beide ebenfalls aus Eisen, Evakuierung unterstützt. Zugleich verhindert das mit
enthält. Man läßt durch die Spule 50 einen Gleich- 30 großer Geschwindigkeit bewegte Gas hinter der
strom bei verhältnismäßig niedriger Spannung fließen, Düsenöffnung 74 die Luft am Eindringen in die
um in dem von der inneren Düse gebildeten Kanal Vakuumkammer. Es wurde festgestellt, daß eine
ein axiales, magnetisches Feld zu erzeugen und zu mechanische Vakuumpumpe mit 1,4 dm3 Leistung in
erhalten. der Minute einen Druck von 35 mm Quecksilber in
Das so gebildete, starke magnetische Feld bündelt 35 der Vakuumkammer trotz der Leckstellen erzeugen
das Elektronenbündel noch stärker und ermöglicht kann, welche durch die Durchlässe der inneren und
ihm, die innere Düse ohne nennenswerte Verluste zu äußeren Düsen entstehen, wobei diese einen Durchdurchlaufen.
Ein zweites, steuerbares magnetisches messer von ungefähr 4,75 mm aufweisen können. Bei
Feld wird mittels einer äußeren Spule 56 und des Benutzung der Pumpwirkung des durch die Kanäle
zwischen den Spulen 50,56 befindlichen Eisenweges 40 70, 72 durchströmenden Gases wurde gefunden, daß
58 gebildet, der in der Nähe der Düsenmündurigs- der Druck in der Vakuumkammer auf weniger als
öffnung 36 endet. Der Eisenkreis 58 konzentriert das 1 π™ Quecksilber gehalten werden konnte, was ein
Elektronenbündel zu einem kleinen.Fleck auf den Verhältnis von 35:1 bedeutet. Es wurde schließlich
Werkstücken 46 und 47, wobei die notwendige Feld- "festgestellt, daß durch Verwendung der hier beschriestärke
von der Entfernung zwischen: Werkstück 46,47 "45 benen Gaspumpe die erforderliche Pumpleistung auf
und der Düsenmündung 36 für das Elektronenbündel '*/«« der bei herkömmlichen Vorrichtungen erforderabhängig
gemacht wird. ..-.".. . . liehen Pumpenergie verringert werden konnte.
Unterhalb der Düsenöffnung 36 liegt ein Ring 48, Ein Streuen des den Kanal 72 durchlaufenden
der auf negativem Potential gehalten-wird und als Elektronenbündels infolge der normalen Raumlade-Ionenpumpe
dient, indem er Ionen, welche bei dem 50 wirkung des Zusammenpralls mit den Gasmolekülen
Durchgang des Elektronenbündels durch die zwischen wird mittels des durch eine magnetische Fokussier-Düsenöffnung
36 und Werkstück 46, 47 befindliche einrichtung erzeugten magnetischen Feldes verhin-Atmosphäre
entstehen, einfängt und an sich reißt. dert. Zu der das koaxiale Düsenpaar umgebenden
Ein Kanal 60 und Rohre 61 sind zur Führung eines Fokussiereinrichtung gehört eine Spule 76, die von
Kühlmittels wie Wasser od. dgl. vorgesehen, um die 55 einer durch die Wände 77 und 78 sowie die Trcnribesonders
erhitzten Teile zu kühlen. wand 80 gebildeten Eisenhülle umgeben ist. Mit 79
Bei der zweiten Ausführungsform nach den F i g. 5 ist ein nichtoxydierender Zylinder aus Stahl oder aus
und 6 durchläuft das Elektronenbündel die zentrale anderem gleichwertigem, nichtmagnetischem Werkstoff
Öffnung 30 der Anode und wird in den Kanal 64 der bezeichnet. Ein zweites steuerbares Feld wird von
inneren Düse 65 getrieben, welche an der Trennwand '60 einer elektrischen Spule 81 erzeugt, die sich zwischen
66 aufgehängt ist. Die äußere Düse ist aus mehreren der eisernen Trennwand 80 und der ebenfalls eiser-Teilen
gebildet, nämlich aus dem Element 67 aus nen Fußwand 82 befindet. Das von der Spule 81 erEisen
und dem Element 68 aus nichtoxydierendem zeugte Feld konzentriert das Bündel auf einen kleinen
Stahl oder gleichwertigen, nichtmagnetischen Werk- . Fleck auf den Werkstücken 83 und 84.
stoffen. Die Trennwand 66, das metallische Element 65 Die Teile 67 und 68 weisen Kühlmittelkanäle 85
67 und die innere Düse 65 bilden einen ringförmigen auf, in denen Kühlmittel, wie etwa Wasser, zirkulie-Gaskanal
70, der mit inertem Gas über das Zufluß- ren, um die während des Schweißvorganges erzeugte
rohr 71 gespeist wird. Der Kanal 70 ist anschließend Wärme abführen zu können.
Zur Steuerung des inerten Gasstromes, der aus dem Kanal 72 stammt, ist bei der abgewandelten Ausführungsform
nach F i g. 5 ein Ablenkgasstrom vorgesehen, der mittels eines im unteren Teil des Grundteiles 73 diagonal angeordneten Mundstückes 86
erzeugt wird. Ein Kanal 87 verbindet das Mundstück 86 mit dem Ringkanal 70. Auf diese Weise tritt ein
Gasstrom auf, der, vom Mundstück 86 ausgehend, im Bereiche der allmählichen Erweiterung an der
Mündung des Kanals 72 (vgl. Fig. 5) liegt. Durch Ablenken des Gasstromes in eine von der Schweißbadschmelze
wegweisende Richtung wird das inerte Gas daran gehindert, geschmolzenes Metall in der
Schmelzzone der Schweißung zu beeinflussen und von der Schweißstelle wegzutreiben. Gleichfalls verhindert
das Gas, daß Metalldämpfe im Verlauf der Schweißung kondensieren und den Durchlaß verstopfen.
Außerdem überströmt das inerte Gas auch die Schweißzone während des Schweißverlaufes, verhindert
infolgedessen eine Oxydation der Schweißstelle und wirkt so als Schutzgas.
Die Ausführungsform nach F i g. 1 ist so ausgebildet, daß die Düsenanordnung unmittelbar mit der
Vakuumkammer verbunden ist, in der das Elektronenbündel erzeugt wird. In anderen Fällen kann es
aber vorteilhaft sein, zwischen der Düsenanordnung und der Kammer zur Bildung oder Aufnahme der
Elektronenkanone eine Zwischenkammer vorzusehen, welche zweckmäßig auf einem Zwischendruckniveau
zwischen dem Druck in der inneren Düse und dem Druck in der Elektronenkammer gehalten wird. Auf
Grund der vakuumdichten Verschlußwirkung des durch die in Art einer Lavaldüse ausgebildete Düsenanordnung
tretenden Gasstromes, ist es jedoch möglich, für die Öffnungen, welche die Vakuumkammer
mit der Zwischenkammer und die Zwischenkammer mit dem Kanal 72 verbinden, jeweils einen größeren
Querschnitt zu wählen. Als Zwischenkammer dieser Art kann bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 5
der Zwischenraum zwischen Anode 28 und Trennwand 66 angesehen werden, wobei diese Zwischenkammer
mittels des Anschlusses 90 an eine Vakuumpumpe oder an eine geeignete Stufe derselben angeschlossen
ist.
Patentschutz wird nur jeweils für die Gesamtheit derMerkmale eines jeden
Anspruchs, also einschließlich seiner Rückbeziehung begehrt.
Hierzu 1 Blatt Zeiclrnungen
109 587/241
Claims (4)
1. Vorrichtung zum Scnweißen von Werkstof- kammern unterzubringen waren, da die Elektronenfen
mit einem Elektronenstrahl, wobei die Werk- Strahlanordnung im Vakuum betrieben werden muß.
stoffe einem Bearbeitungsraum mit etwa atmo- 5 Da die Notwendigkeit der Behandlung von Werksphärischem Druck angehören und die Erzeugung stücken in Vakuumkammern sowohl der Größe als
des Elektronenstrahles selbst in einer Hoch- auch der Form der Werkstücke relativ enge Grenzen
vakuumkammer stattfindet, dadurch ge- setzt, geht das Bestreben dahin, offene Anordnungen
kennzeichnet, daß zur Trennung des zu entwickeln, bei denen das Werkstück in der Atmoatmosphärischen
Bereiches vom Hochvakuum ein io Sphäre verbleiben kann und der Elektronenstrahl aus
koaxial angeordnetes Düsenpaar mit Führung des der Vorrichtung austreten und frei auf das Werkstück
Elektronenstrahles koaxial zur gemeinsamen auftreffen kann. Da auch hierbei der Elektronen-Achse
der beiden Düsen vorgesehen ist, zur BiI- strahlerzeuger in einem Vakuum gehalten werden
dung einer inneren Düse ein Kanal (33; 64), zur muß, sind besondere Mittel erforderlich, um denElek-Bildung
einer äußeren Düse ein Ringkanal (44; 15 ionenstrahlerzeuger gegenüber der Atmosphäre, in
70) dient, der Ringkanal einen engsten Quer- welcher sich das zu behandelnde Werkstück befindet,
schnitt mit Erweiterung in Strömungsrichtung vor abzuschirmen.
und hinter diesem Querschnitt nach Art einer Es sind bereits Elektronenstrahlschweißgeräte be-
Lavaldüse besitzt, die Öffnung (36; 74) der inne- kannt, bei denen mit Hilfe einer senkrecht zur Elekren
Düse im Erweiterungsbereich des Ringkanals 20 tronenstrahlachse wirksamen Strahlpumpe eine Gasin
Richtung auf den atmosphärischen Bereich hin absaugung vorgenommen wird. Die Strahlpumpe
liegt, daß eine Zuführung für inertes Gas unter sorgt dabei für eine laufende Evakuierung der
Druck in den Ringkanal vorgesehen ist und das Vakuumkammer, in welcher sich der Elektronenkoaxiale Düsenpaar von einer magnetischen Fo- strahlerzeuger befindet. Bei diesem bekannten Gerät
kussiereinrichtung umgeben ist, die den Elektro- 25 kann jedoch eine ausreichende Absaugleistung nur
nenstrahl auf der konzentrischen Achse der Düsen mit relativ großer Pumpleistung und entsprechendem
führt und bündelt, so daß der Querschnitt des baulichen Aufwand für die Inertgaszuführung erzielt
Elektronenstrahles denjenigen der Düsenöffnung werden,
der inneren Düse nicht überschreitet. Eine andere bekannte Möglichkeit zum Aufrecht-
der inneren Düse nicht überschreitet. Eine andere bekannte Möglichkeit zum Aufrecht-
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 30 erhalten eines ausreichenden Druckgefälles besteht
kennzeichnet, daß die Außenwand des Ringkanals darin, der Mündung der Erzeugungs- und Beschleu-(44)
in Strömungsrichtung über die Austrittsöff- nigungsvorrichtung, aus der die Elektronen gegen das
nung (36) der inneren Düse (33) hinaus mit sich Werkstück bzw. den Bereich hohen Drucks austreten,
stetig erweiterndem Querschnitt fortgesetzt ist. eine Druckstufenstrecke vorzuschalten, die aus meh-
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- 35 reren evakuierten Kammern mit in Richtung des
kennzeichnet, daß in dem in Strömungsrichtung Elektronenstrahles hintereinander gelegenen, miteinhinter
der Austrittsöffnung (36) der inneren Düse ander fluchtenden Blendenöffnungen besteht, durch
(33) liegenden erweiterten Endbereich (43) der die der Elektronenstrahl hindurchtreten kann. Da die
äußeren Düse (44) ein auf negativem Potential Atmosphäre nur durch die kleine Blendenöffnung
liegender, das auf der Öffnung (36) austretende 40 entgegen der Strahlrichtung in die einzelnen laufend
Elektronenstrahlbündel umgebender Ring (48) an- evakuierten Kammern der Druckstufenstrecke gelangeordnet
ist. 8en kann, ergibt sich in den Kammern gegen den
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Elektronenstrahlerzeuger hin-eine Druckminderung,
kennzeichnet, daß in der Nähe der Düsenöffnung die den Betrieb des Elektronenstrahlerzeuger gestatder
äußeren Düse (70,72) ein Absaugrohr (86, 45 tet, obwohl die Anordnung gegen die Atmosphäre
87) vorgesehen ist, das rechtwinklig zur Achse offen ist· Allerdings erfordert eine solche Anordnung
der koaxialen Düse und des Hauptgasstromes einen erheblichen Pumpaufwand für die laufende
einen Teil des Schutzgases aus einer Verdün- Evakuierung der einzelnen Druckstufen,
nungszone im Bereich der Erweiterung der äuße- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ren Düse absaugt (Fig. 5 und 6). 5o eine Vorrichtung der eingangs genannten Bauart anzugeben, die bei erheblich verringertem baulichen und betriebstechnischen Aufwand eine hohe Pumpleistung zur Verfügung stellt.
nungszone im Bereich der Erweiterung der äuße- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ren Düse absaugt (Fig. 5 und 6). 5o eine Vorrichtung der eingangs genannten Bauart anzugeben, die bei erheblich verringertem baulichen und betriebstechnischen Aufwand eine hohe Pumpleistung zur Verfügung stellt.
Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß vorge-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung 55 schlagen, daß zur Trennung des atmosphärischen
zum Schweißen von Werkstoffen mit einem Elektro- Bereiches vom Hochvakuum ein koaxial angeordne-
nenstrahl, wobei die Werkstoffe einem Bearbeitungs- tes Düsenpaar mit Führung des Elektronenstrahles
raum mit etwa atmosphärischem Druck angehören koaxial zur gemeinsamen Achse der beiden Düsen
und die Erzeugung des Elektronenstrahles selbst in vorgesehen ist, zur Bildung einer inneren Düse ein
einer Hochvakuumkammer stattfindet. 60 Kanal, zur Bildung einer äußeren Düse ein Ring-
Das Schweißen mit Hilfe eines Elektronenstrahl- kanal dient, der Ringkanal einen engsten Querschnitt
bündeis hat bekanntlich den Vorteil, daß der sehr mit Erweiterung in Strömungsrichtung vor und hinter
scharf begrenzte Elektronenstrahl auf eine genau de- diesem Querschnitt nach Art einer Lavaldüse besitzt,
finierte Stelle des zu bearbeitenden Werkstoffs mit die Öffnung der inneren Düse im Erweiterungsbereich
sehr hoher Energiedichte aufgebracht werden kann. 65 des Ringkanals in Richtung auf den atmosphärischen
Dadurch können schmale und sehr tiefe Schweiß- Bereich hin liegt, daß eine Zuführung für inertes Gas
nähte bei minimaler Deformation erzeugt werden. unter Druck in den Ringkanal vorgesehen ist und das
Diesem Vorteil des Elektronenstrahlschweißens koaxiale Düsenpaar von einer magnetischen Fokus-
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US37449964A | 1964-06-11 | 1964-06-11 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1565029A1 DE1565029A1 (de) | 1970-08-13 |
DE1565029B2 DE1565029B2 (de) | 1972-02-10 |
DE1565029C3 true DE1565029C3 (de) | 1975-12-04 |
Family
ID=23477105
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1565029A Expired DE1565029C3 (de) | 1964-06-11 | 1965-01-13 | Vorrichtung zum Schweißen von Werkstoffen mit einem Elektronenstrahl |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1565029C3 (de) |
FR (1) | FR1433971A (de) |
GB (1) | GB1049057A (de) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54163747A (en) * | 1978-06-16 | 1979-12-26 | Hitachi Ltd | Electronic beam welding method and apparatus |
US4304979A (en) * | 1978-10-24 | 1981-12-08 | Leybold-Heraeus Gmbh | Method and apparatus for electron beam welding at elevated pressures |
DE19757032A1 (de) * | 1997-12-20 | 1999-07-01 | Thomas Eggers | Elektrode für Entladungslampen |
JP2005516778A (ja) * | 2002-02-15 | 2005-06-09 | デンマーク テクニスク ユニヴェルジテイト | 電子ビーム処理の方法 |
IT1399182B1 (it) * | 2010-01-28 | 2013-04-11 | Pattini | Metodo e apparecchiatura per il trasporto di fasci di elettroni |
US11517975B2 (en) * | 2017-12-22 | 2022-12-06 | Arcam Ab | Enhanced electron beam generation |
-
1964
- 1964-09-21 GB GB3836664A patent/GB1049057A/en not_active Expired
-
1965
- 1965-01-13 DE DE1565029A patent/DE1565029C3/de not_active Expired
- 1965-05-20 FR FR17772A patent/FR1433971A/fr not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1049057A (en) | 1966-11-23 |
DE1565029B2 (de) | 1972-02-10 |
DE1565029A1 (de) | 1970-08-13 |
FR1433971A (fr) | 1966-04-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AT215265B (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Schweißen unter Verwendung eines Ladungsträgerstrahles | |
EP0334204B1 (de) | Verfahren und Anlage zur Beschichtung von Werkstücken | |
DE69216637T2 (de) | Verfahren zur oberflächenbehandlung eines werkstückes | |
DE1190112B (de) | Vorrichtung zur Erzeugung eines Elektronenstrahlbuendels hoher Stromstaerke und Verfahren zum Erhitzen und Schmelzen mittels einer solchen Vorrichtung | |
DE1084398B (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Schweissen und Loeten mit Ladungstraegerstrahlen | |
DE2157606A1 (de) | Verfahren und einrichtung zur waermebehandlung eines materials durch ein bogenentladungsplasma | |
DE1515201A1 (de) | Vorrichtung zur Materialbearbeitung mittels eines Korpuskularstrahles | |
DE202016100923U1 (de) | Schweißvorrichtung mit Schutzgasführung | |
DE1565029C3 (de) | Vorrichtung zum Schweißen von Werkstoffen mit einem Elektronenstrahl | |
DE3501158A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum reinigen von schwefel- und stickstoffhaltigen rauchgasen | |
DE2803220A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum trennen von stoffen, insbesondere von schwermetallisotopen | |
DE1199416B (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Schweissen von Metallen oder Nichtmetallen bei Normaldruck mittels Elektronenstrahlen | |
DE2837594A1 (de) | Vorrichtung zur mikro-bearbeitung mittels ionenerosion | |
DE1153463B (de) | Plasmaerzeuger zur Erzeugung eines kontinuierlichen Plasmastrahls | |
DE10112494A1 (de) | Verfahren zum Plasmaschweißen | |
DE2432021A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines speisers und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens | |
DE2849735C2 (de) | ||
DE3824047C2 (de) | ||
DE1440423B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum kontinuierlichen reinigen der oberflaeche eines in langgestreckter form vorliegenden elektrisch leitenden werkstuecks | |
DE19924094A1 (de) | Vakuumbogenverdampfer | |
EP0371252B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Ätzen von Substraten mit einer magnetfeldunterstützten Niederdruck-Entladung | |
DE102011053106B4 (de) | Plasmabrenner und Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken | |
DE1033816B (de) | Verfahren zum Bohren feiner Loecher | |
DE1244972B (de) | Verfahren zum Bestrahlen mittels Korpuskularstrahlen | |
DE102010030372B4 (de) | Vorrichtung zur Strukturierung von Festkörperflächen mit Ionenstrahlen aus einem Ionenstrahlspektrum |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |