DE2164125A1 - Arbeitskanone fuer schweissung mittels elektronenbombardement - Google Patents

Arbeitskanone fuer schweissung mittels elektronenbombardement

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DE2164125A1
DE2164125A1 DE19712164125 DE2164125A DE2164125A1 DE 2164125 A1 DE2164125 A1 DE 2164125A1 DE 19712164125 DE19712164125 DE 19712164125 DE 2164125 A DE2164125 A DE 2164125A DE 2164125 A1 DE2164125 A1 DE 2164125A1
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electron
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Michel Alais
Robert Caillot
Francris Corcelle
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Air Liquide SA
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/06Electron sources; Electron guns
    • H01J37/063Geometrical arrangement of electrodes for beam-forming
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/04Electron-beam welding or cutting for welding annular seams

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

  • Arbeitskanone für Schweißung mittels Elektronenbombardement Die Erfindung betrifft eine Verbesserung an Elektronenkanonen, wie sie bei der Schweißarbeit mittels Elektronenbombardement benutzt werden, und die eine höhere lineare Schweißgeschwindigkeit gestatten. Wenn man eine Schweißung zwischen schwaS chen Gegenständen oder solchen von mäßiger Dicke durchführt, ist man bekanntlich in der Schweißgeschwindigkeit durch die Mängel beschränkt, die in der Qualität der Schweißung erscheinen, wenn die Geschwindigkeit zunimmt. Bei der Schweißung von Blechen von 1 bis 2 mm Dicke hat man festgestellt, daß es schwierig ist, lineare Geschwindigkeiten in der Größenordnung von 5 m/min zu Ubexschreiten. Oberhalb dieser Geschwindigkeit ist festzustellen, daß sich in dem Schweißhad, das sich aus der Schmelzung der Wände der beiden vorhandenen Stücke bildet, Anhäufungen von verfestigten Tröpfchen bilden, welche die Qualität der Schweißung in starken Anteilen herabsetzen.
  • Diese Erscheinung erklärt sich leicht mit der Annahme, daß sich nach dem Durchgang des Elektronenbündels plötzlich eine zu tiefe Temperatur einstellt, um den Tröpfchen des flüssigen Metalles, die sich unter der Einwirkung des Elektronenbündels gebildet haben, noch die Möglichkeit zur Vermischung mit dem Bad und zur vollständigen Auffüllung der Höhlung zu lassen, die zwischen den bdden vorliegenden Stücken vorhanden ist.
  • Diese Mängel stören die industriile Entwicklung der Anwendung des Elektronenbombardements im Hinblick auf zahlreiche Probleme, wie z. B. die Verschweißung von zwei Lippen eines Rohres während dessen Formung. Um den plötzlichen Ubergang zwischen dem unter dem Elektronenbündel liegenden Teil und dem unmittelbar benachbarten Teil während der Abkühlung zu vermeiden, sind schon verschiedene Vorschläge gemachfworden. Insbesondere hat man vorgeschlagen, die Kanone genügend stark zu neigen, aber dann wird ein erheblicher Anteil der Energie des auftreffenden Bündels als reirer Verlust wieder verteilt. Außerdem sind die so erhaltenen Ergebnisse niemals sehr beweiskräftig gewesen.
  • In neuerer Zeit wurde zwar zur Lösung der verschiedenen Probleme vorgeschlagen, eine Kanone zu verwenden, die in der Schweißebene mehrere aufeinanderfolgende parallele Bündel von zunehmender Energie liefert. Es ist möglich, daß eine solche Vorrichtung auch eine Lösung für das Problem der raschen Schweißung von dünnen Blechen bietet, aber es scheint doch, daß die Konstruktion der Arbeitskanönen von umständlichem Aufbau ziemlich kostspielig ist und daß daher ein Bedürfnis für eine einfachere Lösung besteht.
  • Andererseits wurde schon vorgesehen, ein breites ziemlich schwach zu einer Symmetrieachse konvergierendes Bündel zu benutzen das ein rechteckiges Diaphragma durchsetzt, dessen große Achse in die Schweißebene zu legen sein würde. Diese Lösung, die in der Elektronenoptik brauchbar ist, kann jedoch offenbar nicht für den Fall eines Bündels gebraucht werden, das eine 100 kw überschreitende Leistung bieten kann.
  • Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung annchernd bekannten Arbeitskanonen mit Elektronenbombardement bekannter Herstellungsweise zu schaffen, die mit einer einzigen Llektronenguell e ausgerüstet ist und infolgedessen ein einziges Bündel liefert, dessen Breite,gemessen in einer Ebene senkrecht zur Schweißebene, verglichen mit vorhandenen Geräten, unverändert bleibt, dessen Länge aber, gemessen in der Schweißebene, stark vergrößert worden ist.
  • Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist eine mit Elektronenbombardement arbeitende Schweißkanone, die insgesamt eine &rehsyinraetrische Bauform besitzt und auf dem Niveau der Arbeitsfläche ein längliches Bündel liefert. Das Gerät nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Drehsymmetrie dieser Bauform an mindestens einer Stelle unterbrochen ist.
  • Die so in die Bauform der Kanone eingeführte Unsymmetrie kann äußerst klein sein und trotzdem in ausreichender Weise das Elektronenbündel im gewünschten Sinne modifizieren. So sind Kanonen gefertigt worden, die einen sehr beträchtlichen Gewinn hinsichtlich der Schweißgeschwindigkeit gestatten, während die geometrische Lage des Strahlungskopfes, der von der Kathode und dem Wehnelt-Zylinder zusammen gebildet wird, nur sehr wenig verändert ist. Beispielsweise kann man feststellen, daß eine selbst nur geringfügige Drehung des Strahlungskopfes, bestehend aus der Einheit von Kathode und Wehnelt-Zylinder um eine Achse senkrecht zur Bündelhauptachse eine Verdoppelung der Schweißgeschwindigkeit gestattet.
  • Ebenso werden -sehr vorteilhafte Ergebnisse erzielt, wenn man eine schwache Drehung der die Kathode, den Wehnelt-Zylinder und die Anode umfassenden elektrischen Einheit um eine Achse senkrecht zur Verbindungsebene vornimmt, . die durch den natürlichen Brennpunkt des Elektronenbündels am Ausgang des Beschleunigungsraumes oder des Bündelknotens geht. In allen vorstehend untersuchten Fällen wurde die Konzentrationslinse des Bündels auf dem zu schweißenden Kück im allgemeinen mittels zwei umgekehrten Wicklungen gebildet, um die Orientierung der Energieunsyznmetrie des Bündels konstant zu halten.
  • Statt auf die Einheit aus Kathode und Wehnelt-Zylinder einzuwirken, kann man auch eine Vorrichtung vorsehen, bei der die bauliche Unsymmetrie sich aus einer Neigung der Kathode allein ergibt. Eine -solche Montage bietet einen sehr beachtlichen Vorteil hinsichtlich ihrer Einfachheit. Eine sehr schwache Drehung der Kathode kann indessen je nach der Art der Arbeitskanone und der geometrischen Struktur der Elektroden eine setliche Verschiebung des Bündels in der Ebene der Anode hervorrufen, die ihrerseits Änderungen in dem Bündel und die Unmöglichkeit der Erzielung der Fokussierung des Bündels mit sich bringt. Diese Montage bietet alle ihre Vorteile, wenn die Kanone Elektroden besitzt, die an eine solche seitliche Veschiebung angepaßt sind.
  • Was schließlich die Kathode betrifft, so kann man auch eine heterogene Struktur der Kathode vorsehen. Diese Struktur wird erhalten, indem eine ausstrahlende Oberfläche gebildet wird, die für eine gegebene Temperatur einen verschiedenen Emissionsfaktor an zwei Punkten der Kathode aufweist, während der Aufbau der Einheit aus Kathode, WehndE-ZylindetAnd Anode unverändert bleibt.
  • Die Heterogenität des Kathodenaufbaus erreicht man auch, indem man ihr beispielsweise eine ovale, elliptische oder rechteckige Form gibt. Man erhält so dieselben Ergebnisse wio vorstehend.
  • Es ist auch versuchsweise eine elektrostatische Einheit aus Kathode, Wehnelt.Zlinder und Anode von schwach ovaler Form gebildet worden. Das erhaltene Bündel bietet dieselben Vorteile wie vorstehend, jedoch hat sich die maschindle Fertigung einer solchen Einheit als schwierig erwiesen, und es scheint, daß diese Montage, obwohl sie vorteilhaft ist, gewissen speziellen Fällen vorbehalten bleiben soll.
  • Dieselbe Heterogenität mit daraus resultierenden Vorteilen ist ach erreicht worden, indem man den Wehnelt-Zylinder in mehrere Sektoren aufgetrennt hat, die auf verschiedenen Potentialen gehalten werden.
  • Unter die Konzentrierungsspule oder in ihrer Nähe kann man auch zwei Spulen von schwacher Leistung einführen, die zu beiden Seiten des Bündels symmetrisch angeordnet und derart orientiert sind, daß zwei gleichnamige Pole einander gegenüberliegen.
  • Die Installation dieser zwei Spulen von schwacher Leistung, digclur Verbreiterung des Bündels in der Schweißebene bestimmt Sind, lassen sich nicht mit den in der Elektronenoptik benuten Maßnahmen in Übereinstimmung bringen. Außerdem liefern im vorliegenden Fall die Spulen keine Ablenkung in der Axialebene, während der Umfang des Bündels gestört ist und einerAblenkung unterliegt, die bestrebt ist, die Elektronen zur Axialebene zurückzubringen; die Fokussierung hört auf, an einem Punkte wirksam zu werden, um in der Nähe der Focalebene ein Bündel zu ergeben, dessen Form diejenige einer Brennfläche ist. Die Tiefenregelung spielt hier eine eehr wesentliche Rolle, weil diese ~ Oberfläche sich entlang der Bündelachse entwickelt.
  • Ein elektrostatisches Feld mittlerer Amplitude, das sich zwischen zwei parallelen Elektroden oder zwischen zwei unter sich ein Dieder bildenden Elektroden einstellt, gestattet ebenfalls, das Bündel in der Schweißebene zu erweitern.
  • Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung vorteilhafter Ausführungsformen ohne Beschränkung hierauf.
  • Fig. 1 ist die Ansicht einer Schweißraupe.
  • Fis. 2 zeigt schematisch ein Schweißgerät nach der Erfindung, bei welchem der Strahlungskopf bestehend aus der Kathode und dem Wehnelt-Zylinder durch Translation und/oder durch Drehung verlagert werden kann.
  • Fig. 3 zeigt schematisch ein Schweißgerät, bei dem die Einheit aus Kathode, Wehnelt-Zylinder und Anode sich um einen kleinen Winkel neigen kann.
  • Fig. 4 zeigt eine Kathode von unsymmetrischer Emissionsfähigkein.
  • Fig. 5 und 6 sind zwei Ansichten eines Wehnelt-Zylinders, der eine Unsymmetrie aufweist.
  • Fig. 7 und 8 zeigen eine Vorrichtung, bei der das Bündel durch Zwischenfiigung von zwei Magnetspulen modifiziert worden ist, die unmittelbar unterhalb der Konzentrierungsspule mgeordnet sind.
  • Wenn man Mg. 1 betrachtet, sieht man zwei Stücke 1 und 2 aus nichtrostendem Stahl, die stumpf aneinandergestoßen sind, und die zwischen sich freie Ränder längs der engen Aushöhlung 3 aufweisen, welche die zwei Stücke trennt. Bei 4 ist die mit einem bekannten symmetrischen Bündel bei einer Geschwindigkeit unterhalb 5 m/min-ausgeführte Schweißung zu sehen. Das Bild der Schweißraupe ist durch Riefen von kleinen Abmessungen gekennzeichnet. Bei 5 ist das Bild wiedergegeben, das die Schweißung annimmt, wenn die Schweißgeschwindigkgit ganz einfach 5 m/min überschreitet und die Arbeit mit einem bekannten symmetrischen Bündel ausgeführt wird, gleichgültig, welche Regelungen insbesondere für die Leistung und die Fokussierung vorgenommen werden. Die Schweißung ist ungenau, und man sieht das Auftreten von Höhlungen 6 und von großen Tropfen 7.
  • Ein solches Bild führt nahezu von selbst zu einer zu raschen Abkühlung der schmelzenden Masse.
  • Fig. 2 zeigt eine Kanone gemäß der Erfindung, bei der der Strahlungskopf translatorisch und/oder drehend gegenüber dem übrigen Aufbau verlagert werden kann. Der Aufbau der Kanone hat die Symmetrieachse 10. Ein einziges Speisekable zur Zuführung der Hochspannung,der Heizung usw. ist mit einer Helle 11 umgeben. Ein Hochspannungsisolator 12 dient als mechanischer Träger des Strahlungskopfes 13, der eine Kathode 8 und einen Wehnelt-Zylinder 9 starr miteinander verbunden aufweist.
  • Unterhalb der Kathode befindet sich in einem gewissen Abstand von dieser die Anode 16 und anschliessend ein gekühltes Diaphragma 17, die beide mit einer dffnu-ng durchbohrt sind, deren Durchmesser beispielsweise in der Größenordnung von 3 mm liegt. Die Pfeil-e 67 und 68 bedeuten den Eintritt und Austritt von Kühlwasser für eine in dem Diaphragma ausgearbeitete Höhlung, die eliErisch von der Anode isoliert ist. Ein Schieber 18 mit kugelschalenförmigs Buchse trägt Spiegel 18.
  • Dieser Schieber unterteilt den Raum der Kanone in zwei Volumina, die voneinander getrennt werden können. Eine opti-sche Betrachtungseinrichtung 20 oder eine Fernsehkamera benutzen die Spiegel 19 zur Axialbeobachtung, wenn der Schieber geschlossen ist und zur paraxialen Beobachtung, wenn der Schieber offen ist, insbesondre während der Schweißung. Eine Konzentrierungslinse 21 besitzt zwei umgekehrte t#icklungen. Ferner sind die Spulen 22 zur Ablenkung der Gesamtheit des BUndels mrgesehen, wie sie für andere Zwecke schon bekannt sind. Ein Bundring 23 und eine Dichtung 24 gestatten die Öffnung des Volumens, das den Strahlungskopf 13 enthalt. Ein Flansch 25 für den Ansatz der Pumpe gestattet, diese Volumen unter einem angelegten Vakuum zu halten. Das Diaphragma 17 gestattet nämlich, im Inneren des Volumens, das den Strahlungskopf enthält, ein höheres Vakuum herrschen zu lassen, als in dem Raum, der unterhalb dieses Diaphragmas liegt, und der ohne weiteres beträchtlich unter dem Primärvakuum gehalten werden kann, unter dem die Schweißung erfolgt. Außerdem gestattet die Schließung des Schiebers 18, den Strahlungskopf unter hohem Vakuum zu halten, wenn die Pumpung im unteren Teil unterbrochen wird, wo dann Luftdruck herrschen kann.
  • Der Strahlungskopf kann gegenüber der hauptachse der Kanone eine unymmetrische Lage einnehmen. Die von dem Isolator 12 und dem Kabel 11 gebildete Einheit, die als Träger für den Strahlungskopf dient, ist nämlich derart montiert, daß sie translatrischen Bewegungen in zwei zueinander und zu der Schußachse senkrechten Richtungen , z. B. aufgrund von Gleitbahnen 14, unterzogen werden kann.
  • Außerdem kann das Ganze sich um eine Drehachse senkrecht zur Ebene der Schweißverbindung oder zur tangentialen Ebene an der Verbindung mit der Schnittstelle der Schußlinie neigen, wenn die Schweißung nicht geradlinig erfolgt. Wenn man, wie meistens in der Technik des Elektronenbombardements, den natürlichen Brennpunkt des Elektronenbündels am Austritt des Beschleunigungsraumes mit dem englischen Auituck "cross-over" bezeichnet, kann man sagen , daß die Drehachse des Strahlungskopfes ungefähr durch den "cross-over" geht, der andererseits im allgemeinen im Inneren der Anode 16 liegt. Diese Drehung des Aufbaues von Isolator und Strahlungskopf.erfolgt mittels einer Gleitbahn 15.
  • Die Abdichtung des in dem Strahlungsraum im Augenblick einer Drehung längs der Gleitbahn 15 herrschenden Vakuums wird durch eine Dichtung 26 gewährleistet.Ebenso wird die Abdichtung der Translationsbewegungen vermittels einer Dichtung 27 erreicht.
  • Die Konzentrationslinse besteht aus zwei Spulen, die derarttxngekehrt sind, daß sie gestatten, die Orientierung der Unsymmetrie des aufstromseitig von dieser Linse erzeugten Bündels konstant zu halten. Diese Anordnung gestattet eine Vereinfachung der Regelung. Es versteht sich von selbst, daß die Vorrichtungen, welche die Translations- und Drehbewegungen des Strahlnngskopfes gestatten, nicht unbedingt zugleich an demselben Schweißgerat montiert sein müssen, und daß das Gerät beispielsweise auch eine Translationsgleitbahn, zwei Translationsgleitbahnen oder nur einePvotationsgleitbahn aufweisen kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Andererseits kann die Länge dieser Gleitbahnen kurz sein und höchstens einige cm oder sogar nur einige mm betragen, zumal da eine Verlagerung des Strahlungskopfes selbst von nur schwacher amplitude sich ausreichend entwickit, um eine Verlängerung des Brennfleckes zu erzielen, die eine Verdoppelung der Schweißgeschwindigkeit gestattet. Es ist andererseits einleuchtend, daß es dann notwendig ist, die eingesetzte Leistung in einer gewissen Proportion zu vergrößern.
  • Fig. 3 zeigt eine Kanone, bei der der ganze elektrostatische Aufbau bestehend aus der Kathode, dem Wehnelt-Zylinder und der Anode eine Drehung von geringer Amplitude um die Symmetrieachse des Aufbaues und insbesondere um die-magnetische Achse der Konzentrationslinse 21 erfahren hat. Wie in Fig. 2, ist die J;ülle 11 des mit dem Isolator 12 starr verbundenen Speisekabels dargestellt.
  • Die Kathode 8 und der Wehnelt-Zylinder 9, die den Strahlungskopf bilden, werden nicht mehr von dem Isolator 12 getragen.
  • Dieser trägt abnehmbare konzentrische Anschlüsse 30, welche die elektrische Verbindung zwischen dem Kabel 11 der Kathode 8 und dem Wehnelt-Zylinder 9 herstellen. Die Kathode 8 und der Wehnelt-Zylinder 9 sind hier mechanisch starr mit der Anode 16 mittels eines Bohrlöcher aufweisenden Kupferbügels 28 und einer Isolierscheibe 29verbunden. Die Kathode, der Wehnelt-Zylinder und die Anode bilden also eine mechanisch formschlüssige elektrostatische Einheit. Das gekühlte Diaphragma 17 bleibt ebenso wie der Hahn mit der Buchse 18 unverändert, die mit ihren zwei Spiegeln 19 ausgerüstet ist. Wie im obigen Fall sind die zwei Spulen mit umgekehrter Wicklung, welche ate Konzentrationslinse 21 bilden, und die Ablenkungsspulen 22 vorhanden. Bei dieser Vorrichtung wird die Verlängerung des von dem Bündel gel$ferten Brennfleckes in Richtung der Schweißung dadurch erhalten, daß man den elektrostatischen Aufbau enthaltend Kathode, Wehnelt-Zylinder und Anode, einige Grade um eine Achse senkrecht zur Schweißebene, die ungefähr durch den cn;sover" des Bündels geht, d#en läßt.
  • Wie im vorhergehenden Fall, werden der obere Teil der Schweißkanone und der elektrostatische Aufbau gebildet von der Kathode, dem Wehnelt-Zylinder und der Anode, mittels einer an die Kanone durch den Stutzen 25 angeschlossenen Pumpe unter starkem Va-Vakuum gehalten. Während der öffnung des oberen Teils der Kanone durch Drehung um die Achse 66 des Bundringes 23 gestatten die konzentrischen lösbaren Anschlüsse 30, die Trennung zwischen dem elektrostatischen Block und den Leitern, die darin münden.
  • Fig. 4 zeigt eine andersartige Kathode, montiert in ihrem Träger. Der aus Tantal gefertigte Kathodenträger 31 besitzt einen flachen Teil 32, der die Befestigung der Kathode auf einem Ansatzstück in einer gegebenen Lage gestattet, die genau durch einen Einschnitt 33 definiert ist; ein Zylinderteil 34, in dem die eigentliche KathodQhontiert ist, besteht aus zwei Matelialstücken 35 und 36 in Relativlagen, die keine Drehsymmetrie aufweisen. So hat man für eine bei 2.2000C arbeitende Kathode bei 35 Tantal angeordnet, das bei dieser Temperatur stark emittiert. Das Kathodenstück 36 besteht aus Wolfram.
  • Für eine bei 1.4000C arbeitende Kathode ordnet min Lantanhexaborid LaB6 bei 35 und einen Sinterkörper aus W, Th und Zr bei 36 an.
  • Sig. 5 ist eine schematische Ansicht einer Kathode 41 und eines Wehnelt-Zylinders mit mehreren Sektoren 42, 43, 44, 45 in der Bündelachse. Die Kathode 41 ist zylindrisch und besteht aus einem Material, wie es allgemein für die Herstellung von Kathoden verwendet wirdsund undkann besonders unter den vorstehend genannten Materialien gewählt werden. Die Heizung der Kathode erfolgt im vorliegenden Beispiel mittels einer Blektronenbombardementhilfikanone, sie kann ber auch durch jedes andere bekannte Mittel erreicht werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die verschiedenen Sektoren des Wehnelt-Zylinders werden auf verschiedenen Potentialen gehalten, die alle negativ zur Kathode sind.
  • Im Fall der Fig. 5 befinden sich die Sektoren 43 und 45 auf Potentialen von -200 V gegenüber der Kathode und die Sektoren 42 und 44 auf -500 V gegenüber der Kathode. Daraus folgt, daß die Emissionszone 46 sich ungefähr aif eine Ellipse zusammenzieht, deren Achsen 1,6 und 2,9 mm sein wü#rden, während bei 41 die kreisförmige Kathode in Schnittansicht dargestellt ist. Bei 47 sieht man die Form, die das von der Kathode emittierte Elektronenbündel annimmt. Es ist festzustellen, daß es nicht den Umfangsteil der Kathode in einem Schnitt nach Linie 40-40' berührt.
  • Fig. 7 und 8 zeigen eine Elektronenkanone, bei der das Elektronenbündel durch Zwischenschaltung von zwei Deformationsspulen für das Bündel modifiziert ist, die unmittelbar unterhalb der Konzentrationsspule angeordnet sind. Die Konzentxationsspule 51 ist symmetrisch um die Achse 10 des allgemeinen Aufbaus der Elektronenkanone angeordnet, Sie ist in einer Ebene senkrecht zur Bündelachse 10 gewickelt. Die beiden Deformationsspulen 53 und 54 des Bündels sind in Ebenen parallel zur Achse 10 des Kanonenaufbaus gewickelt. Die Deformatbnsspulen sind auf einem Tragaufbau 55 montiert.
  • Fig. 8 ist ein Schnitt durch Fig. 7 nach Linie 50-50' und zeigt die Deformationsspulen.53 und 54 sowie den Tragaufbau 55. Es ist zu betonen, daß die Spulen über einen gewissen Winkel um ihre Achsen 56 bzw. 57 wie in strichpunktierten Linien dargestellt, kippen können, während-der Tragaufbau 55 um die Achse 10 drehen kann. Die elektrische Speisung der Deformationsspulen 53 und 54 erfolgt deratt, daß ein im Zentrum des Bündels befindlicher Beobachter gleichnamige Magnetpole sieht.
  • Das Bündel besitzt aufstromseitig von den Deformationsspulen 53 und 54 eine Axialsymmetrie, weil die ganze auf der Aufstromseite liegende Vorrichtung zu der Achse 10 symmetrisch ist. Der Schnitt 59 des Bündels aufstromseitig von den Spulen in einer ebene senkrecht zur Achse 10 ist kreisrund. Dagegen sind die Schnitte 60 des Bündel#n einer Ebene senkrecht zur Symmetrieachse, die abstromseitig von der Schnittebene 50-50' geführt sind, elliptisch. Dasselbe gilt für einen andren Schnitt 61 des Bündels drch eine andere Ebene senkrecht zur Achse 10.
  • Die raeuartigkeit bezüglich der durch die vorstehend beschriebenen maßnahmen erhaltenen Deformationen besteh-t darin, daß die große Achse 62 des Schnittes 60 nicht parallel zur großen Achse 63 der Ellipse 61 ist, die durch die Durchdringung des Bündels durch eine andere Ebene senkrecht zur Achse 10 erhalten wird. Die so in einer Ebene senkrecht zur Kanonenachse erhaltene Ellipse verformt sich also, wenn sich die Durchdringungsebene längs der Achse 10 der Kanone verschiebt. Sie nimmt insbesondere an einer Stelle 64 eine Kreisgestalt an. Das Bündel hat also das Verhalten einer in der Nähe des Punktes 64 stärker zusammengezogenen Brennfläche, die sich aber oberhalb und unterhalb hiervon verbreitert. Diese Eigenschaft des Bündels ist besonders vorteilhaft, wenn es sich darum handelt, Stücke stumpf aneinander zu schweißen, deren in Kontakt zu bringende Flanken ungenügend bearbei# sind. Es ist dann nämlich möglich, das Bündel derart zu regeln, daß der Schnitt der minimalen Brennfläche, der dem Punkt 64 entspricht, sich zwar am Body der Schweißung bildet, aber das Bündel auf dem Niveau der Eintrittsfläche des Bündels in die zu schweißende Verbindungsstelle einen elliptischen Schnitt aufweist, dessen große Achse mit der Verbindungsebene einen Winkel 0 bildet. Man kann so alle Unebenheiten und alle anderen Unvollkommenheiten der Flanken der zu verschwhißenden Stücke verschwinden lassen, ohne daß die in der Tiefe der Schweißung aufgebrachte Leistung sich merklich vermindern würde Ein anderes Mittel zur Deformierung des Bündels kann in zwei Elektroden bestehen, die auf Potentialen von gleichem Vorzeichen gehalten und unterhalb der Konzentrationslinse sehr nahe zu dieser angeordnet shd. Diese Elektroden können beispielsweise an demStandort der beiden Spulen 22 angeordnet sein, die in Fig. 2 und 3 geschnitten dargestellt sind. Diese Elektroden sind beispielsweise eben und zueinander parallel.
  • Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung lassen den ganzen Umfang der Erfindung besser verstehen.
  • Entwickelt für die rasche Schweißung von Blechen geläufiger Dicke oder dünnen Blechen bie# sich die Kanone nachher Erfindung auch für die Ausführung von tiefer Schweißung bei dicken Stücken an. Die Verlängerung des Bündels in Richtung der Verbindungsebene, wie sie mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung verwulrklicht wird, gestattet nämlich,bei, gleicher Leistung eine verlängerte Heizung,des schmelzenden Metalls zu erzielen, Daraus ergibt ch eine sehr erhebliche Verminderung des Temperaturgefälles, wodurch die Kristallisationsbedingungen verbessert werden. Außerdem schützt die Verlängerung der geschmolzenen Zone diese vor Folgen aufgrund rascher Leistungsschwankungen des Bündels und Erscheinungen der Schiingungsdynamik, die ihren Ursprung in dem Bad nehmen. Schließlich gestattet die Tatsache, daß die erzielte Beheizung verlängert ist, eine vollständigere Abziehung der Gase, die vorher von dem Metall sorbiert worden sind, und der Metalldämpfe.
  • Infolgedessen gestattet die Kanone, mit örtlicher Unsymmetre nach der Erfindung, alle Schwierigkeiten zu beheben, die sich dem Benutzer sowohl für die rasche Schweißung wie für die Tief schweißung stellen.

Claims (16)

  1. P a t e n t a n s p r u c h e
    Mit Elektronenbombardement arbeitende Schweißkanone, die in ihrem Aufbau eine Struktur von Drehsymmetrie aufweist und auf dem Niveau der Arbeitsebene ein längliches Bündel liefert, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehsymmetrie der Struktur an mindestens einem Punkt unterbrochen ist.
  2. 2. Schweißkanone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrationsspule zwei aufeinanderfolgende umgekehrte Wicklungen aufweist.
  3. 3. Elektronenkanone nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehsymmetrie des Aufbaues mindestens an der geometrischen Stelle des von der Kathode und dem Wehnelt-Zylinder gebildeten Strahlungskopfes unterbrochæ ist.
  4. 4. Elektronenkanone nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehsymmetrie ihres Aufbaues mindestens durch eine schwache Drehung des aus Kathode und Wehnelt-Zylinder bestehenden Strahlungskopfes um eine Achse senkrecht zur Hauptsymmetrieachse der Kanone unterbrochen ist.
  5. 5. E#ekE#ngnkanone nach Anspruch 4, deren Strahlungskopf mechanisch von einem Hochspannungsisolator getrivn ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolator längs einer mit dem Gestell verbundenen Gleitbahn gleitbar ist,die den Strahlungskopf drehbar um eine Achse senkrecht zur Verbindungsebene drehbar mitnimmt, die im wesentlichen durch den Einschnürungspunkt des Elektronenbündels geht.
  6. 6. Strahlungskanone nach Anspruch 1 oder 2, mit einem elektrostatischen fla'Lteti,der aus mechanisch miteinander verbundener kathode, Anode und Wehnelt-ahinder besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehsymmetrie des Aufbaues durch eine Drehung des elektrostatischen Bauteils mit schwacher Drehung um eine Achse senkrecht zur. Schweißebene modifiziert ist, die im wesentlichen durch den Einschnürungspunkt des Elektronenbündels geht.
  7. 7. Elektronenkanone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehsymmetrie des Aufbaus auf der Höhe der Kathode allein unterbrochen ist.
  8. 8. Elektronenkanone nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode allein um eine Achse senkrecht zur Hauptsymmetrieachse der Kanone schwach drehbar ist.
  9. 9. Elektronenkanune nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die kathode aus mindestens zwei Materialien zusammengesetzt ist, die bei einer gegebenen Temperatur eine verschiedene Emissionsfähigkeit besitzen.
  10. 10. Elektronenkanone nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode eine ovale Form hat.
  11. 11. Elektronenkanone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehsymmetrie der Kanone auf dem Niveau des Wehneltdadurch Zylinders/unterbrochen ist,daßletzterer aus mehreren auf verschiedenen Potentialen gehaltenen Sektoren besteht.
  12. 12. Elektronenkanone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Spulen geringer Leistung symmetrisch zu beiden Seiten des Elektronenbündels unter der Konzentrationslinse und in dessen unmittelbarer Nachbarschaft angeordnet und derart ausgerichtet sind, daß zwei gleichnamige Pole einander zugewandt sind.
  13. 13. Elektronenkanone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gdennnzeichnet, daß unterhalb der Konzentrationslinse und in ihrer unmittelbaren Nachbarschaft zwei Elektroden angeordnet sind, die auf Potentialen desselben Vorzeichens gehalten sind.
  14. 14. Elektronenkanone nach Anspruc-h 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden in Ebenen, die auf demselben Potential gehalten sind, eingesetzt und zu einer die Achse des Bündels einschliessenden Ebene symmetrisch angeordnet sind.
  15. 15. Elektronenkanone nach Anspruch 14, dadurch gekennzethnet, daß die auf demselben Potential gehaltenen Elektroden parallel gerichtet sind.
  16. 16. Elektronenkanone nach Anspruch 14, dadurch gekennzechnet, daß die auf demselben Potential gehaltenen Elektroden unter sich ein Dieder bilden.
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Citations (4)

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