DE2454643A1 - Technisches korpuskularstrahlgeraet mit einer abfangvorrichtung fuer abgetragenes werkstueckmaterial - Google Patents

Technisches korpuskularstrahlgeraet mit einer abfangvorrichtung fuer abgetragenes werkstueckmaterial

Info

Publication number
DE2454643A1
DE2454643A1 DE19742454643 DE2454643A DE2454643A1 DE 2454643 A1 DE2454643 A1 DE 2454643A1 DE 19742454643 DE19742454643 DE 19742454643 DE 2454643 A DE2454643 A DE 2454643A DE 2454643 A1 DE2454643 A1 DE 2454643A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
workpiece
interceptor
technical
corpuscular
intercepting
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.)
Ceased
Application number
DE19742454643
Other languages
English (en)
Inventor
Peter Ing Grad Anderl
Monika Ing Grad Geffcken
Joachim Ing Grad Geissler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dr Ing Rudolf Hell GmbH
Original Assignee
Steigerwald Strahltecknik GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Steigerwald Strahltecknik GmbH filed Critical Steigerwald Strahltecknik GmbH
Priority to DE19742454643 priority Critical patent/DE2454643A1/de
Publication of DE2454643A1 publication Critical patent/DE2454643A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • 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
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/3002Details
    • 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
    • B23K15/0026Auxiliary equipment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Description

  • Technisches Korpuskularstrahlgerät mit einer Abfangvorrichtung für abgetragenes Werkstückmaterial Die vorliegende Erfindung betrifft ein technisches Korpuskularstrahlgerät zur Bearbeitung eines Werkstückes mittels eines Korpuskularstrahles, mit einem Vakuumgehäuse, einem in diesem angeordneten Strahlerzeugungssystem zum Erzeugen eines längs einer Strahlachse auf das Werkstück gerichteten und an einem Strahlauftreffort auf diesem auftreffenden Korpuskularstrahles, und mit einer Abfangvorrichtung für Werkstückmaterial, das bei der Bearbeitung des Werkstückes vom Korpuskularstrahl am Strahlauftreffort freigesetzt wird.
  • Bei der Materialbearbeitung mittels eines Korpuskularstrahles, insbesondere Elektronenstrahls ("EB"), z.B. beim Bohren, Gravieren und dgl., wird Werkstückmaterial frei, das unerwünschte Niederschläge im Vakuumgehäuse des Korpuskularstrahlgeräts und auf dem bearbeiteten Werkstück bildet.
  • Es ist bekannt, das abgetragene Werkstückmaterial ("Abtrag") durch rotierende Scheiben, bewegte Bänder, Abschirmbleche (die mit einer Kühlung versehen sein können) und dgl. abzufangen, um unerwünschte Niederschläge auf dem Strahlerzeuger, dem Werkstück und den Wänden des Vakuumgehäuses zu verhindern. Die bekannten Abfangvorrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß das auf sie auftreffende abgetragene Werkstückmaterial nur teilweise haften bleibt und zu einem erheblichen Teil auf das Werkstück zurückfällt oder in das Vakuumgehäuse reflektiert wird.
  • Die bekannten Abfangvorrichtungen dienen außerdem in erster Linie dem Schutz des Strahlerzeugers und sind daher nicht geeignet, das Werkstück und die sich an dieses anschließenden Teile des Vakuumgehäuses zu schützen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt, ausgehend von diesem Stand der Technik, die Aufgabe zugrunde, ein technisches Korpuskularstrahlgerät mit einer Abfangvorrichtung für abgetragenes Werkstückmaterial anzugeben, die den Abtrag praktisch vollständig abfängt und dauerhaft festhält.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 unter Schutz gestellte Erfindung gelöst.
  • Die Unteransprüche betreffen Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Bei einem technischen Korpuskularstrahlgerät mit der angegebenen Abfangvorrichtung wird der Abtrag praktisch vollständig und dauerhaft auf dem Abfangkörper abgeschieden, so daß praktisch keine unerwünschten Niederschläge mehr auf dem Werkstück und den Wänden des Vakuumgehäuses auftreten können. Das einwandfreie Abfangen des Abtrages ist auch beim Freiwerden größerer Mengen an Werkstückmaterial gewährleistet, wie es z.B.
  • beim Gravieren von Tiefdruckformen der Fall ist. Die Abfangvorrichtung läßt sich preiswert herstellen und leicht reinigen oder ersetzen, so daß die sich durch die Abfangvorrichtung ergebenden zusätzlichen Anlagekosten und Betriebs- sowie Wartungskosten klein sind.
  • Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung-unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert;es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines te#chnischen Korpus#-kularstrahlgerätes mit einer Abfangvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und Fig. 2 eine Schnittansicht eines Teiles einer praktischen Ausführungsform eines technischen Korpuskularstrahlgerätes -mit einer Abfangvorrichtung gemäß der Erfindung.
  • Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei der Bearbeitung von Werkstücken mittels eines Korpuskularstrahles, z.B. eines Elektronenstrahls, das abgetragene Material zum großen Teil nicht als Dampf, sondern in Form von kleinen Tröpfchen aus flüssigem Werkstückmaterial freigesetzt wird.
  • Es wurde gefunden, daß man diese Flüss#eitströpfchen sicher und dauerhaft niederschlagen kann, wenn in ihren Weg die Oberfläche eines Abfangkörpers gebracht wird, die so angeordnet und geformt ist, daß die Flüssigkeitströpfchen wenigstens annähernd senkrecht auf die Oberfläche des Fangkörpers auftreffen und im Augenblick des Auftreffens gerade noch flüssig, also kurz vor dem Erstarren sind. Unter diesen Voraussetzungen übertragen die praktisch mikroskopischen Flüssigkeitsteilchen ihre kinetische Energie an den Abfangkörper, auf dessen Oberfläche sie auftreffen, und sie platten sich beim Auftreffen ab und erstarren. Die durch die Abplattung entstandene Kontaktfläche bewirkt eine intensive Adhäsionshaftung. Die Wärmeübertragung aus der sich durch die Abplattung ergebenden, relativ großen Berührungsfläche zum Abfangkörper bewirkt ein rasches Erstarren des Tröpfchens und verhindert ein Zurückspritzen.
  • Bei dem in Fig. 1 beispielsweise dargestellten Korpuskularstrahlgerät handelt es sich um ein Elektronenstrahlgerät ("EB-Gerät"). Es hat ein Vakuumgehäuse 10, in dem ein Strahlerzeugungssystem 12 angeordnet ist, welches einen auf eine Werkstückposition gerichteten Elektronenstrahl 14 liefert. Das Strahlerzeugungssystem 12 wird durch eine Hochspannungsquelle 16 gespeist und der Elektronenstrahl 14 wird durch eine Fokussierspule 17, die mit einer steuerbaren Stromquelle 18 verbunden ist, auf die Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstückes fokussiert, das in Fig. 1 als Tiefdruckzylinder 20 dargestellt ist. Das Vakuumgehäuse 10 ist mit einer nicht dargestellten Vakuumpumpe verbunden und durch eine Labyrinthdichtung gegen die Oberfläche des Tiefdruckzylinders 20 abgedichtet. Der Tiefdruckzylinder 20 kann z.B. aus Stahl bestehen und an seiner Mantelfläche mit einer Kupferhaut überzogen sein, die durch den Elektronenstrahl 14 graviert wird. Während des Gravierens wird der Tiefdruckzylinder 20 um seine Achse gedreht und die Intensität des Elektronenstrahls 14 wird entsprechend dem zu gravierenden Muster moduliert.
  • Soweit beschrieben sind das EB-Gerät und seine Verwendung bekannt.
  • Beim Gravieren trifft der Elektronenstrahl 14 in einem Strahlauftreffort 22 auf der Oberfläche des Tiefdruckzylinders 20 auf und setzt dort Werkstückmaterial, also z.B. Kupfer aus der Kupferhaut des Tiefdruckzylinders, frei. Wenn keine besonderen Maßnahmen getroffen werden, schlägt sich das abgetragene Kupfer sowohl auf der Oberfläche des Tiefdruckzylinders als auch auf den Wänden des Vakuumgehäuses 10 und den in ihm enthaltenen Vorrichtungen in unerwünschter Weise nieder.
  • Dieser unerwünschte Niederschlag wird durch eine Abfangvorrichtung vermieden, die, wie in Fig. 1 schematisch und in Fig. 2 genauer dargestellt ist, aus einem halbkugelschalenförmigen Abfangkörper 24 besteht, der rotationssymmetrisch zur Achse des Elektronenstrahls 14 angeordnet ist und im Zenit eine Durchbrechung 26 hat, durch die der Elektronenstrahl 14 in das Innere des Abfangkörpers eintritt und zur Oberfläche des Tiefdruckzylinders 20 gelangt. Der Abfangkörper 24 hat eine sphärische innere Oberfläche 28, deren Mittelpunkt im Strahlauftreffort 22 liegt.
  • Die Werkstoffteilchen, die während des Gravierens vom Elektronenstrahl 14 freigesetzt werden, fliegen vom Strahlauftreffort 22 auf im wesentlichen geradlinigen Bahnen weg und treffen daher senkrecht auf die innere Oberfläche des Abfangkörpers 24 auf. Die innere Oberfläche 28 hat einen Radius R, der so bemessen ist, daß die Flüssigkeitströpfchen, die den Hauptteil des freigesetzten Werkstückmaterials bilden, beim Auftreffen auf die Oberfläche 28 gerade noch flüssig sind. Die obere Grenze des Radiuses R ist der Abstand, bei dessen überschreitung die Tröpfchen beim Auftreffen zu kalt sind, um noch einwandfrei zu haften, während die untere Grenze der Abstand ist, bei dessen Unterschreitung das Zurückspritzen der Tröpfchen unzulässig zunimmt.
  • Vorzugsweise verläuft die Strahlachse im wesentlichen horizontal, so daß das Korpuskularstrahlgerät und die Abfangvorrichtung die in Fig. 1 dargestellte Lage einnehmen. Diese Anordnung führt bei höheren Graviergeschwindigkeiten aufgrund der Gravitationskraft zu einer günstigen Werkstückabtragverteilung in der Auffangvorrichtung.
  • Der Abfangkörper 24 kann mit einer Vorrichtung zur Temperaturstabilisierung, insbesondere einer Kühlvorrichtung versehen sein. Beispielsweise kann, wie Fig. 2 zeigt, auf der Außenseite des kugelkalottenförmigen Abfangkörpers 24 eine Rohrleitung 30 durch Hartlöten befestigt sein, die in einen Kühlmittelkreislauf eingeschaltet ist und den Abfangkörper z.B. auf einer Temperatur hält, die über Raumtemperatur liegt, beispielsweise +5 0C über Raumtemperatur, um eine Wasserkondensation zu vermeiden.
  • Der Abfangkörper kann aus dem gleichen Material bestehen, wie der bearbeitete Teil des Werkstücks, also z.B. aus Kupfer oder auch aus einer Metallegierung mit ähnlich guten Wärmeeigenschaften. Der niedergeschlagene Abtrag wird vorzugsweise durch Elektrolyse vom Abfangkörper entfernt. In diesem Falle kann die Oberfläche des Abfangkörpers mit einem galvanisch aufgebrachten Überzug, z.B. aus Nickel, versehen sein, der die elektrolytische Entfernung des Abtrages ohne Anlösen des Abfangkörpers selbst erleichtert.
  • Der Niederschlag auf dem Abfangkörper läßt sich in der Praxis auch dadurch leicht entfernen (insbesondere wenn der Abfangkörper aus einem anderen Material besteht als der bearbeitete Teil des Werkstücks), daß man den Abfangkörper auf eine Temperatur bringt, die deutlich von der verschieden ist, bei der sich der Niederschlag aus dem Werkstückmaterial gebildet hat.
  • Wenn der Abfangkörper aus einem Material besteht, das einen höheren Schmelzpunkt hat als der Abtrag, kann letzterer auch durch Abschmelzen entfernt werden, also durch Erhitzen des Abfangkörpers mit dem auf diesem befindlichen Abtrag auf eine Temperatur, die über der Schmelztemperatur des Abtrags liegt.
  • Für den Radius R haben sich Werte zwischen 30 und 80 mm bewährt. Beim Gravieren von Tiefdruckzylindern mit Kupferhaut hat sich insbesondere ein Radius R von 48 mm gut bewährt.
  • Bei hohen Drehzahlen des Tiefdruckzylinders, z.B. wenn die Umfangsgeschwindigkeit des Werkstücks in die Größenordnung der Austrittsgeschwindigkeit des abgetragenen Werkstückmaterials kommt, kann eine Abweichung der Abfangfläche von der Kugelform zweckmäßig sein. Die Abfangfläche kann sich dann aus mehreren durch Stufen oder andere Übergänge verbundenen sphärischen Teilen zusammensetzen oder eine diesem angenäherte Form haben.

Claims (8)

  1. Patentansprüche
    Technisches Korpuskularstrahlgerät zur Bearbeitung eines Werkstückes mittels eines Korpuskularstrahles, mit einem Vakuumgehäuse, einem in diesem angeordneten Strahlerzeugungssystem zum Erzeugen eines längs einer Strahlachse auf das Werkstück gerichteten und an einem Strahlauftreffort auf diesem auftreffenden Korpuskularstrahles, und mit einer Abfangvorrichtung für Werkstückmaterial, das bei der Bearbeitung des Werkstückes vom Korpuskularstrahl am Strahlauftreffort freigesetzt wird, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Abfangvorrichtung einen Abfangkörper (24) mit einer zum Werkstück weisenden, im wesentlichen sphärischen Auffangfläche (28) enthält, die die Strahlachse mit Abstand umgibt, deren Mittelpunkt wenigstens annähernd im Strahlauftreffort (22) liegt und deren Radius (R) so bemessen ist, daß der überwiegende Teil des vom Werkstück abgetragenen Materials die Auffangfläche gerade noch im flüssigen Zustand erreicht.
  2. 2) Technisches Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlachse zumindest im Bereich des Abfangkörpers (24) horizontal verläuft.
  3. 3) Technisches Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfangkörper die Form einer Halbkugelschale mit einer mittigen Strahleintrifftsöffnung hat.
  4. 4) Technisches Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfangkörper (24) mit einer Kühlvorrichtung (30) versehen ist.
  5. 5) Technisches Korpuskularstrahlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfangfläche einen Radius zwischen etwa 30 und 80 mm, insbesondere etwa 50 mm hat.
  6. 6) Technisches Korpuskularstrahlgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfangkörper aus Kupfer besteht.
  7. 7) Technisches Korpuskularstrahlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfangkörper aus einer Metallegierung mit ähnlichen Wärmeleiteigenschaften wie Kupfer besteht.
  8. 8) Technisches Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Abfangkörpers einen galvanischen Überzug hat.
    Leerseite
DE19742454643 1974-11-18 1974-11-18 Technisches korpuskularstrahlgeraet mit einer abfangvorrichtung fuer abgetragenes werkstueckmaterial Ceased DE2454643A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19742454643 DE2454643A1 (de) 1974-11-18 1974-11-18 Technisches korpuskularstrahlgeraet mit einer abfangvorrichtung fuer abgetragenes werkstueckmaterial

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19742454643 DE2454643A1 (de) 1974-11-18 1974-11-18 Technisches korpuskularstrahlgeraet mit einer abfangvorrichtung fuer abgetragenes werkstueckmaterial

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2454643A1 true DE2454643A1 (de) 1976-05-20

Family

ID=5931144

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19742454643 Ceased DE2454643A1 (de) 1974-11-18 1974-11-18 Technisches korpuskularstrahlgeraet mit einer abfangvorrichtung fuer abgetragenes werkstueckmaterial

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2454643A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2819993A1 (de) * 1978-05-08 1979-11-22 Hell Rudolf Dr Ing Gmbh Mundstueck zur ankoppelung einer elektronenstrahlkanone an druckformzylinder
DE4031546A1 (de) * 1990-10-05 1992-04-09 Hell Rudolf Dr Ing Gmbh Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer texturwalze
DE4031545A1 (de) * 1990-10-05 1992-04-09 Hell Rudolf Dr Ing Gmbh Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer texturwalze
DE4430534A1 (de) * 1994-08-27 1996-04-11 Hell Ag Linotype Elektronenstrahl-Erzeuger

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2819993A1 (de) * 1978-05-08 1979-11-22 Hell Rudolf Dr Ing Gmbh Mundstueck zur ankoppelung einer elektronenstrahlkanone an druckformzylinder
DE4031546A1 (de) * 1990-10-05 1992-04-09 Hell Rudolf Dr Ing Gmbh Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer texturwalze
DE4031545A1 (de) * 1990-10-05 1992-04-09 Hell Rudolf Dr Ing Gmbh Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer texturwalze
DE4430534A1 (de) * 1994-08-27 1996-04-11 Hell Ag Linotype Elektronenstrahl-Erzeuger

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3904213C1 (de)
DE102015117238A1 (de) Bearbeitungsmodul für eine Vorrichtung zur additiven Fertigung
DE2910732C2 (de)
DE3043830A1 (de) Verfahren zum lichtbogen-plasma-beschichten und system zu seiner durchfuehrung
DE2010471B2 (de) Verfahren zum Aufbringen von Flußmittel und zum Verlöten von Werkstücken aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen und in diesem Verfahren hergestellte Wärmetauscher
CH629538A5 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung oder reparatur von metallprodukten mit einem strom von zerstaeubten, geschmolzenen metallteilchen.
DE1072045B (de) Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Flüssigkeitsströmung beim elektrolytischen Ätzen, oder Galvanisieren
DE2743090A1 (de) Vorrichtung zur herstellung folienfoermiger granulate aus metallischen schmelzen
EP0473973A1 (de) Verfahren zum Bearbeiten von Tiefdruckformen
DE10005874B4 (de) Schweissverfahren zur Rissreparatur
EP0432090A2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung und Werkstück beschichtet nach dem Verfahren
DE19810382C1 (de) Flammspritzverfahren zur Vorbehandlung und Beschichtung von Oberflächen und Anwendung des Verfahrens
DE2454643A1 (de) Technisches korpuskularstrahlgeraet mit einer abfangvorrichtung fuer abgetragenes werkstueckmaterial
DE2339552A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum kuehlen von schweissungen
DE1521238A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von UEberzuegen im Vakuum
DE2544847C2 (de) Plasmaspritzvorrichtung
DE2161453C3 (de) Verfahren zur Herstellung eines Reibhelages auf Unterlagen, wie Bremsen oder Kupplungen mittels Plasmastrahl
DE970970C (de) Einrichtung zum Herstellen von Oberflaechenschichten durch Verdampfen oder Sublimieren des UEberzugsstoffes im Hochvakuum
DE2833388A1 (de) Verfahren zum herstellen von zerstaeubungspulvern
CH207351A (de) Verfahren zur Erzeugung festhaftender Metallüberzüge auf metallischen Gegenständen.
DE2056018A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Material behandlung
DE1929153A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Feuerverzinnen,Feuerverbleien,Feuerkadmieren od.dgl.
DE1615449B1 (de) Vorrichtung zur Oberflaechenbehandlung eines Metallobjektes mittels Elektronenstrahlen
DE10025040C1 (de) Vorrichtung zum Beschichten von Werkstückoberflächen
DE2231770A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum schmelzen, reinigen und legieren von metallportionen

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: MESSER GRIESHEIM GMBH, 6000 FRANKFURT, DE

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DR.-ING. RUDOLF HELL GMBH, 2300 KIEL, DE

8131 Rejection