DE2013950A1 - Verfahren zum Fokussieren des Elek tronenstrahls beim Elektronenstrahl schweißen - Google Patents

Verfahren zum Fokussieren des Elek tronenstrahls beim Elektronenstrahl schweißen

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DE2013950A1 DE19702013950 DE2013950A DE2013950A1 DE 2013950 A1 DE2013950 A1 DE 2013950A1 DE 19702013950 DE19702013950 DE 19702013950 DE 2013950 A DE2013950 A DE 2013950A DE 2013950 A1 DE2013950 A1 DE 2013950A1
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Messer Griesheim GmbH
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    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/0013—Positioning or observing workpieces, e.g. with respect to the impact; Aligning, aiming or focusing electronbeams
    • H—ELECTRICITY
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    • 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
    • H01J37/02—Details
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    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/304—Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals

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Description

"Verfahren zum Fokussieren des Elektronenstrahls beim Elektronenstrahlschweißen" "
Die Erfindung betrifft, ein Verfahren zum Fokussieren des Elektronenstrahls beim Elektronenstrahlschweißen.
Nach einem bekannten Verfahren wird die Fokussierung auf einem in Höhe der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche angeordneten Stück Wolfram vorgenommen, das bei optimaler Fokus-Höhe aufglimmt. Der Elektronenstrahl muß dann abgeschaltet und das gesamte Gerät über die zu bearbeitende Werkstückoberfläche verfahren und hier wieder in Betrieb genommen werden.
Dieses Verfahren ist außerordentlich umständlich. Außerdem besteht durch die Notwendigkeit des Abschaltens des Elektronenstrahls und der Verfahrung des Gerätes die Gefahr, daß sich die ermittelten Werte wieder verändern·
109840/0966
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des bekannten Verfahrens zu vermeiden. Insbesondere soll ein Verfahren entwickelt werden, das ein schnelles, reproduzierbares und sicheres Fokussieren des Elektronenstrahles ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß man den von dem bewegten Werkstück rückgestreuten Elektronenstrom auffängt, seine Intensität mißt und diesen Elektronenstrom als Eingangssignal für eine Steuervorrichtung verwendet, die kontinuierlich für eine hinsichtlich der Erzeugung fehlerfreier W Schweißnähte optimale Fokus-Höhe sorgt.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Intensität des rückgestreuten Elektronenstromes an zwei auseinanderliegenden Meßstellen festgestellt wird, wobei als Eingangssignal für die Steuervorrichtung der zwischen den beiden Meßstellen bestehende Differenzstrom verwendet wird.
Die Justierung der Fokus-Höhe kann vorzugsweise durch Veränderung des Linsenstromes erfolgen, aber auch durch Änderung der Beschleunigungsspannung des Schweißstrahls.
fc Bei einer vorteilhaften Anordnung zur Durchführung des neuen Verfahrens sind zwei symmetrisch zum Schweißstrahl angeordnete Elektronenauffänger mit einem Regler, einem Anzeigeinstrument oder dergleichen als Steuervorrichtung für die optimale Fokus-Höhe verbunden.
Die besten Ergebnisse werden dann erreicht, wenn die zwischen den beiden Elektronenauffängern gedachte Verbindungslinie parallel zum Bewegungsvektor des Werkstücks verläuft.
— 3 —
109840/0 966
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Anordnung für die Durchführung des neuen Verfahrens dargestellt.
Danach sind zwei symmetrisch zu einem Schweißstrahl 3 angeordnete Elektronenauffänger 1, 2 vorgesehen, die die Intensität eines von einem bewegten Werkstück 5 rückgestreuten Elektronenstroms 8 messen. Der Differenzstrom zwischen diesen beiden Meßstellen dient als Eingangssignal für eine Steuervorrichtung 6, die ein Regler, ein Anzeigeinstrument oder dergleichen sein kann und den Strom einer elektromagnetischen Linse 7 derart steuert, daß zur Erzeugung fehlerfreier Schweißnähte.ständig (| eine optimale Fokus-Höhe f eingehalten wird. Der Fokus ist mit k gekennzeichnet.
Bei richtiger Fokus-Höhe erzeugt der Schweißstrahl 3 auf der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks 5 eine Art Kapillare, die infolge der Bewegung des Werkstücks zu einer asymmetrischen Reflektion des Elektronenstromes 8 führt. Das erfinderische Verfahren beruht auf der Erkenntnis, daß der dadurch entstehende und von zwei entsprechend angeordneten Meßstellen zu messende Differenzstrom zur Beaufschlagung einer Steuervorrichtung herangezogen werden kann-, die ihrerseits eine Justierung der Fokus-Höhe bewirkt, beispielsweise durch Beaufschlagung des Stroms der elektromagnetischen Linse 7·
Hat die Fokus-Höhe ihren optimalen Wert erreicht, wird zwischen den beiden Elektronenauffängern 1,2 ein maximaler Differenzstrom gemessen, der bei größer bzw. kleiner werdender Fokus-Höhe geringer wird.
109840/0966

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zum Fokussieren des Elektronenstrahls beim Elektronenstrahlschweißen, dadurch gekennzeichnet, daß man den von dem bewegten Werkstück (5) rückgestreuten Elektronenstrom (8) auffängt, seine Intensität mißt und diesen Elektronenstrom als Eingangssignal für eine Steuervorrichtung (6) verwendet, die kontinuierlich für eine hinsichtlich der Erzeugung fehlerfreier Schweißnähte optimale Fokus-Höhe (f) sorgt.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität des rückgestreuten Elektronenstromes (8) an zwei auseinanderliegenden Meßstellen (1,2) festgestellt wird, wobei als Eingangssignal für die Steuervorrichtung (6) der zwischen den beiden Meßstellen bestehende Differenzstrom verwendet wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Justierung der Fokus-Höhe (f) durch Veränderung des Linsenstromes erfolgt.
    k. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Justierung des Fokus-Höhe (f) durch Änderung der Beschleunigungsspannung des Schweißstrahls (3) erfolgt.
    10984Π/η966
    5» Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis k~t gekennzeichnet durch zwei symmetrisch zum Schweißstrahl (3) angeordnete Elektronenauffänger (1,2), die mit einem Regler, einem Anzeigeinstrurnent oder dergleichen als Steuervorrichtung (6) für die optimale Fokus-Höhe (f) verbunden sind.
    6. Anordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den beiden Elektronenauffängerη (1,2) gedachte Verbindungslinie (9) parallel zum Bewegungsvektor (lO) des Werkstücks (5) verläuft. ^
    .Jooß Dipl.-Ing.Gramm Patentanwälte
    Gr/Gru.
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