DE3034580C2

DE3034580C2 - Verfahren zum Regeln einer Elektronenstrahlschweißung

Info

Publication number: DE3034580C2
Application number: DE3034580A
Authority: DE
Inventors: Christian Saint Gervais Bonnet; Claude Saint leu la Foret Carsac; Bruno de Paris Sivry
Original assignee: Compagnie Francaise des Petroles SA
Current assignee: Total Compagnie Francaise des Petroles SA
Priority date: 1979-09-14
Filing date: 1980-09-13
Publication date: 1984-06-14
Also published as: AU527019B2; IT1132833B; ES8105607A1; US4357517A; DE3034580A1; GB2060221A; NO802723L; AU6219780A; JPH0255154B2; BR8005798A; NL8005091A; FR2464783B1; GB2060221B; CA1170726A; NO152925C; ES495004A0; NO152925B; JPS5650794A; FR2464783A1; IT8024641A0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln eines mittels einer Elektronenkanone betriebenen Elektronenstrahl-Schweißvorganges an Werkstücken, bei dem durch eine erste Messung der aus denjenigen Elektronen resultierende Strom gemessen wird, welche die zu verschweißenden Werkstücke durchquert haben.

Von der Schweißtechnik im allgemeinen weiß man, daß die mechanischen Eigenschaften einer Schweißstelle, wie Zugefestigkeit, Härte oder Schlagzähigkeit, im Rohzustand der Verfestigung, d. h. vor jeglicher Wärmebehandlung von der chemischen Zusammensetzung der Schmelzzone und auch vom thermischen Ablauf des Schweißvorganges abhängig sind. Der thermische Ablauf seinerseits hängt lediglich von der der Schweißstelle zugeführten Energie ab, wenn man die geometrische Form der Verbindung und einen zeitlich nicht unterbrochenen Schweißablauf berücksichtigt.

Folgende Parameter sind bei einem Elektronenstrahl-Sehweißvorgang von Bedeutung:

— die Beschleunigungsspannung (U) i!er FlektroiK'nkunone,

— die von der Kanone gelieferte Stromstärke (Ir,).

— der Fokussierungssirom (l·..;,),

— der Schuliabstand dl) /wischen tier I hene der

Strahl-Fokussierungsspule und der Auftreffstelie,

— die Schweißvorschubgeschwinuigkeit (v).

Weiterhin kann man noch eventuelle Schwingungen des Elektronenstrahls definierende Parameter berücksichtigen. Aus den vorgenannten Größen wird die Strahlleistung der Kanone abgeleitet: P„_r = U ■ I.

Von dieser Leistung wird in der Schweißstelle nur der Bruchteil Pjm absorbiert. Der jeweilige Wert von Pj/» ίο hängt hauptsächlich von der Verteilung der Leistungsdichte ab, für die die genaue Lage des Fokussierungspunktes des Elektronenstrahls, d. h. der Fokussierungsstrom If,.i maßgeblich ist. Obwohl auch der Schußabstand (d) eine gewisse Rolle spielt, hängt die Regelung von Ρ,/,, in erster Linie vom Fokussierungsstrom Ab* ab.

Neben der in der Schweißstelle absorbierten Leistung sind der Energiebilanz des von der Kanone ausgehenden Elektronenstrahls zuzurechnen

— reflektierte Elektronen entsprechend einem LeisHingsanteil P_n

— Sekundäreleklronenstrahlen entsprechend einem Lcistungsameil P,.

— Elektronen thermischen Ursprungs entsprechend einem Leistungsanteil Ρ,λ,

— Streustrahlelektroden im Fall von Trenn- oder Schneidschweißungen entsprechend einem Leistungsanteil P_n,

H) Die Sirahllcistung P,„ setzt sich folglich zusammen aus

Pur = Ρ,Λ. + Pr+ l\ + P,l, + Pu.

Ji Die dem jeweiligen Leistungsanteil, insbesondere P„_r, P.,/,„ P,r entsprechenden Stromstärken erhält man durch Division der jeweiligen Leistungsgröße mit der Beschleunigungsspannung t/dcr Kanone. Die absorbierte Leistung P,,/,,, die aus diesen Beziehungen ermittelt werden kann, bestimmt folglich für eine Schweißgeschwindigkeit, ei.ie gegebene Stahlsorte und für bestimmte Abmessungen der Bearbeitungsteile den thermischen Ablauf des Schweißvorganges.
Da die Größe des Leistungsanteils P-etwa zwischen 15% und 25% von P„_r liegt, verbleibt für die Summe der Leistungsanteile P₁₁/,, + P„ eine Größe zwischen 75% und 85% der Strahlleistung, sofern in erster Annäherung die beiden anderen Parameter P, und P₁/, aufgrund ihrer nur geringen Werte vernachlässigt werden.

Um bei weichen oder schwach legierten Stählen gute Schweißergebnisse zu erzielen, hält man üblicherweise die absorbierte Leistung P_;,f,, unterhalb eines bestimmten Grenzwertes, um den thermischen Ablauf soweit wie möglich zu beschleunigen und damit gleichfalls die Erwärmung der zu bearbeitenden Bauteile außerhalb der Schweißzone zu verringern. Aus dieser Betrachtung folgt auch die Zweckmäßigkeit, mit dem Leistungsanteil P,r an einen Grenzwert zu gehen, um die Summe P.,bs + Pir'tm wesentlichen konstant zu halten.

hf) Aus der GB-PS 12 59 146 ist es bekannt, den von einem liearbcitungsteil aufgenommenen Strom zu messen, um im Vorversuch an einer Probe den für einen Kleklronensiralilschueil.h organg notwendigen l-okussierungsstrom /u bestimmen und aufrechtzuerhalten

h', und um danach die .Sclmeißung mit gleichbleibendem l'okussiei ungsstrom diirchlühren /u können.

Aus der IK-PS 20 41 177 ist ein Verfahren bekannt, das \ urschlagl. den von einem IS.iu'eil aulgenommenen

Strom sowie den den Bauteil durchlaufenden Stroman-►ei! zu messen, um anschließend beide Größen zu vergleichen und zwischen diesen eine dahingehende Beziehung aufzustellen, daß der Öptimälwert zur ÖurcSftflirung eines Elektronenstrahl-Schweißvorganges getreoffen wird.

Schließlich wird in der DE-AS 18 03 456 für ein Energiestrahl-Schweiß- und Schneidverfahren vorgeschlagen, einer Nachteile für den Schweißvorgang mit sich bringenden Verengung der Strahleintrittsöffnung in das Werkstückmaterial dadurch zu begegnen, daß in Abständen pro Längeneinheit des Bearbeitungsweges die vom Strahl abgegebene Energie vorübergehend erhöht wird. Durch diese vorübergehende Erhöhung der Energieaniieferung wird die mit dem Strahl wandernde öffnung auf jeden Fall wieder aufgeweitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die von den zu verschweißenden Bauteilen absorbierte Leistung auf einfache Weise auf einem konstanten Be: rag zu hallen, den man nach vorausgehenden Versuchen dahingehend festgelegt hai, daß die durchzuführende Schweißung gute mechanische und metallurgische Eigenschaften gewährleistet.

Bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß anschließend die Differenz ermittelt wird zwischen dem Ergebnis einer den aus der Elektronenkanone stammenden gesamten Energiefluß berücksichtigenden zweiten Messung und dem der ersten Messung, daß diese Differenz mit einem Sollwert verglichen wird, der nach vorausgegangenen Versuchen festgelegt worden ist, und daß ein aus dem Vergleich resultierendes Signal derart zur Regelung der Fokussierung des Elektronenstrahls herangezogen wird, daß die Differenz im wesentlichen dem Sollwert gleicht. Auf diese Weise läßt sich der Schweißvorgang einfacher regeln, lassen sich Fehlerquellen vermeiden und die mechanischen Eigenschaften der Schweißstelle verbessern.

Die Erfahrung zeigt, daß in bestimmten Fällen Kenntnisse über die gewöhnlichen Parameter (U. /,,·,-, //„a, d V) nicht ausreichen, um eine hinreichende Reproduzierbarkeit eines Schweißvorganges mit bestimmten Schweißergebnissen sicherzustellen, weil zwischen den genannten Parametern und den Einflußfaktoren der gewünschten Schweißeigenschaften ein beträchtlicher Verstärkungseffekt besteht, aufgrund dessen bereits geringfügige Änderungen der Parameter praktisch unbrauchbare Änderungen im Umfang der Schweißeigenschaflen verursachen können. Beispielsweise besteht ungefähr der Verstärkungsfaktor 50 zwischen Änderungen von //„; und Änderungen einer bestimmten mechanischen Eigenschaft, wie der Härte eines Stahls mit den (zusätzlichen) Legierungsbestandteilen:C — 0.14: Mn — 1,23: Si - 0,22; Ni - 0,43; Mo - 0.18; B - 17 ppm, wenn im Anwendungsbeispiel die Strahlleistung 22,4 KW, die Schweißgeschwindigkeit 40 cm/min, der Schießabstand d = 600 mm und die Dicke der zu versehweißenden Bauteile 32 mm beträgt.

Für das gleiche Beispiel liegt der Verstärkungsfaktor bei 150 für Änderungen von Iu* zu denen von P₃^-

Diese besonderen Beziehungen werden beim erfindungsgemäßen Verfahren ausgenutzt.

Aus dem oben beschriebenen Beispiel ergibt sich, daß der Verstärkungsfaktor zwischen den Änderungen der vom Bearbeitungsteil absorbierten Energie P.,/,, und denen der erwünschten mechanischen Eigenschaft nur noch 0,33 beträgt, was bedeutet, daß sich die jeweilige mechanische Eigenschaft dreimal weniger schnell ändert als P;,iv — Wenn einer bestimmter. Änderung des Fokussierungsstromes //■„* eine beispielsweise um den Faktor 20 bis 50 mal größere Änderung des gemessenen Wertes der jeweiligen mechanischen Eigeschaft entspricht, dann ergibt sich eine noch bedeutendere, nämlich etwa noch dreimal größere Änderung von P_a/,_v Daraus folgt wiederum, daß einer bestimmten Änderung von Pabs eine deutlich geringere Änderung der jeweiligen mechanischen Eigenschaft entspricht, so daß es

ίο möglich ist letzterer unter Beachtung der Änderungen Pads eine gute Stabilität zu verleihen und folglich sehr einfach eine Reproduzierbarkeit der Schweißergebnisse zu erreichen. Dementsprechend braucht lediglich über die Dauer eines Schweißvorganges die absorbierte Leistung mit einer im voraus festgelegten Genauigkeit im wesentlichen konstant gehalten zu werden.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, daß dem Ergebnis der ersten Messung Meßwerte über aus reflektrierten Elektronen, aus Sekundärelektroncn und aus Elektronen thermischen Ursprungs resultierende Ströme hinzu gerechnet werden. Weiterhin kann das aus dem Vergleich resultierende Signal zur Regelung der Fokussierung verwendet werden, nachdem es einer Begrenzungseinrichtung zugeleitet worden ist.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung kann das aus dem Vergleich resultierende Signal vor seiner Verwertung zur Fokussierungsregelung einer Speichereinrichtung zugeführt werden, in der sein Signalwert während der Abkling- und der Aufbau- bzw. Entstehungsphasen des Elektronenstrahls gespeichert wird, währenddessen die Fokussierungsregelung durch ein vorprogrammiertes System erfolgt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigt.

Fig. 1 ein Schaubild über die Abhängigkeit der Leistungsanteile Puts und P,_r vom Fokussierungsstrom l_tOk, F i g. 2 ein Schaubild für die von P*/,, und P,_r im Laufe eines If.lektronenstrahl-Schweißvorganges an einem Rohrqucrschnitt erreichten Werte,

F i g. 3 ein Blockschaltbild eines für die Regelung von Ρ,, maßgeblichen Abschnittes einer Regelvorrichtung und

F i g. 4 ein Schaubild mit Ergebnissen aus der Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung bei einem Metall mit den oben angegebenen Legierungsbestandteilen.
Eine im Schaubild nach F i g. 1 gezeigte Kurve 1 für

die Änderungen von P_at_s in Abhängigkeit von lr_Ok besitzt einen Minimalwert. Mit etwa dem gleichen Maßstab ist eine Kurve 2 für die bezogenen Änderungen von P,_r eingetragen, die symmetrisch zur ersten Kurve verläuft und somit ein dem Minimum von P;,^ entsprechendes Maximum aufweist.

Im praktischen Betrieb wird der konstant zu haltende Wert von P_;,b, vorgegeben; ihm entspricht der aus dem Diagramm zu entnehmende Wert von P_n für den gleichen Fokussierungsstrom //bjt.

to Im Schaubild nach Fig.2 sind zwei Kurven 3 und 4 dargestellt, die sich aus absoluten Werten für P„6_S bzw. Pu-in Abhängigkeit vom Vorschub der Elektronenkanone entlang der Schweißlinie oder -naht, d. h. in Abhängigkeil von der Zeit ergeben, wobei die Vorschubge-

t>5 schwindigkeit der Kanone als konstant angenommen wird, wie im Verlauf eines Schweißvorganges zur Verbindung von zwei Rohren gleichen Querschnitts. Der Verlauf einer Schweißnaht beginnt folglich bei 0° ent-

sprechend dem Abszissenwert λ und erstreckt sich bis 360° entsprechend dem Abszissenwert λ\ wobei P.„„ mit dem vollen Betrag über diesen Punkt hinaus entsprechend einer Überdeckung der gewünschten Schweißnaht langer aufrechterhallen wird. Bei der Kurve 4 für P_n ist ebenfalls eine Überdeckung, jedoch von geringerer Länge, vorhanden.

In Fig. 2 zeigen die ausgezogene Kurve 3 die Änderungen der absorbierten Leistung /*,/,, über die Länge des betrachteten Schweißvorganges und die gestrichelte Kurve 4 die Veränderungen der Durchgangslcistung /V

Bei Beginn des Schweißvorganges an der Stelle λ sind die Leistungen P_n und P₁₁^ noch null. Von diesem Zeitpunkt an gibt man der Strahlleistung ",„■ eine gewisse Größe, so daß nun P,/,, entsteht. Die beiden Leistungen nehmen nun zu. wobei man auf dem Schaubild das Anwachsen von P₁₁In längs der Strecke A-C erkennt. Der mit y bezeichnete Zeitpunkt entspricht dem Beginn der Durchdringung der zu verschweißenden Bauteile durch den Elektronenstrahl, d. h. dem Auftreten einer Leistung Pm

Die jeweils miteinander in Beziehung stehenden Zuwächse beider Leistungsanieile P,/,_s und P_n entsprechen den Strecken C-B bzw. C-B', die bis zum Abszissenwert β reichen, wobei der Anstieg der Strecke C-B wesentlich flacher als derjenige der Strecke A-Cist. Von den Punkten ß bzw. B' an bleiben die beiden Leistungen im wesentlichen auf konstanten Werten bis zum Punkt D bzw. D'entsprechend dem Abszissenwert ö.

Von diesem Zeitpunkt an, der das Ende der für die Überdeckung vorgesehenen Zeitdauer und den Beginn des Abklingens des Elektronenstrahls durch Verringerung von Pur angibt, nimmt die Leistung forllaufend ab. Zum Zeitpunkt E stellt man fest, daß der Elektronenstrahl die zu verschweißenden Gegenstände nicht mehr durchdringt. P,/,, nimmt längs der Strecke D-E ab, dem eine gleichzeitige Abnahme von P₁, längs der Strecke D'-E' entspricht und die definitionsgemäß am Punkt E' zu null wird. Das Abklingen der Leistung P^_n erfolgt längs der Strecke E-F in der Konsequenz der entsprechenden Abnahme von P„>: Die Neigungen der vorbeschriebenen verschiedenen Strecken sind sämtlich vorbestimmt.

In Fig.3 ist in einem Blockschaltbild der für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens maßgebliche Abschnitt einer Vorrichtung dargestellt. Die in der Vorrichtung verarbeiteten Größen sind die den Stromstärken der Leistungen P„_rund P_n proportionalen Spannungen. An der Stelle 5 ist als Eingang schematisch die Spannung dargestellt, die der Stromstärke der durch die Schweißstelle hindurchgehenden Leistung P_n entspricht. Gemäß der Erfindung wird diese Stromstärke von der Bahn des Elektronenstrahls als Meßwert abgewonnen, wozu man hinter den zu verschweißenden Bauteilen eine Meßeinrichtung anordnet, die aus einer gegebenenfalls von einem Faraday'sehen Käfig umgebenen, nicht entflammbaren Elektrode besteht, deren Frontseite eine Öffnung für den Durchgang des Elektronenstrahls enthält.

Der eigentliche Meßvorgang erfolgt mittels eines Widerstandes, der zwischen der Elektrode und der Masse angeschlossen ist. Der Pluspol der Hochspannungsquelle der Vorrichtung ist an Masse angeschlossen, während ihr Minuspol mit der Kathode der Elektronenkanone in Verbindung steht Die der in der beschriebenen Weise gemessenen Stromstärke proprotionale Spannung wird einer elektronischen Subtraktionseinrichtung 6 zugeführt, an der außerdem ein vorbestimmier Anteil einer Spannung anliegt, der der gesamten Strahlintensität, d. h. der Strahlleistung P,„ der Elektronenkanone proportional ist. Der Proportionalitätskoeffizient ist der gleiche wie der für die für P_n repräsentative Spannung. Der genannte Spannungsanteil ist an der Stelle 9 dargestellt und entspricht dem Ausgang einer elektronischen Multiplikationseinrichtung 8, der eine Spannung 7 anliegt, welche einer der Leistung P„_r entsprechenden

κι Stromstärke proportional ist. Wie weiter oben angegeben, umfaßt der Spannungsanteil 9 ungefähr 80% derjenigen Spannung, die bei 7 in die Multiplikationseinrichtung 8 zugeführt wird.

Die am Ausgang der Subtraktionseinrichtung 6 erscheinende Spannung 10. die der absorbierten Leistung /',/„ zugeordnet ist, wird in eine elektronische Vergleichseinrichtung 11 eingeführt, der außerdem an der Stelle 12 der Sollwert für die gleiche Spannung anliegt, der dem konstant zu haltenden Wert von P^₄ entspricht.

Das l'ehlcrsignal. d. h. die Differenz zwischen den beiden der Vergleichseinrichtung 11 zugeführten Spannungen ist an der Stelle 13 dargestellt und wird nach dem Prinzip der Rückkopplung dem Regelsystem für den Fokussierungsstrom /,,,; zugeführt, womit die Regelschleife geschlossen ist und ermöglicht, die Leistung P.,j,, auf einer genau konstanten Höhe aufrechtzuerhalten.

Der Schaltungsaufbau nach Fig. 3 wird vervollständigt durch eine Begrenzungseinrichtung 16 für das Regelsignal des geregelten Parameters, nämlich des Fokussierungsstroms. Diese Begrenzung erfolgt insbesondere z.u Beginn eines Schweißvorganges. Das aus dem Begrenzer 16 abgegebene Signal 17, das während des gesamten Schweißvorganges auf den Strecken von Erreichen der Punkte D bzw. D' in Fig.2 konstant ist, wird einer Speichereinrichtung 18 zugeführt, die die Aufgabe hat. die Größe dieses Signals zum genauen Zeitpunkt ό am Beginn des Abklingvorganges aufrechtzuerhalten. Bis zu diesem Zeitpunkt sind die Eingangsund Ausgangswerle 17 bis 19 des Speichers 18 einander gleich und konstant.

Das Signal 19 wird einer Programmiereinrichtung 20 zugeführt, in der die während des mit konstanter Strahlleistung P₁₁, der Elcktronenstrahlkanone stattfindenden Betricbsablaufes eingeschaltete Regelung einerseits ersetzt wird durch eine anfängliche Betriebsphase mit ansteigender Leistung der Elektronenkanone und andererseits durch eine abschließende Betriebsphase mit Abklingen dieser Leistung. Die Programmiereinrichtung hat folglich die Aufgabe, die in F i g. 2 gezeigten geneigten Kurvenabschnitte der entsprechenden Betriebsphasen in Abhängigkeit von den verschiedenen Schweißparametern, von der Lage und Ausrichtung der zu verschweißenden Bauteile sowie von der Zeit festzulegen.
Das Ausgangssignal 21 aus der Programmiereinrichtung 20 wird einem Verstärker 22 zugeführt, der gleichzeitig als SpannungS'/Stromwandler arbeitet Das vom Verstärker 22 abgegebene Signal 22a entspricht genau dem Strom /«,», der der Fokussierungsspule 23 zugeführt wird, deren anderes Ende über einen Widerstand

M) 24 ebenfalls an den Verstärker 22 angeschlossen ist, wobei das dem Verstärker 22 benachbarte Ende des Widerstandes an Masse angeschlossen ist. Eine vom anderen Ende des Widerstandes 24 zum Verstärker 22 zugefühfte Leitung 26 dient zur Messung des Effektivstroms

Bei einer anderen Ausführungsform ist es möglich, anstelle des Fokussierungsstroms //„* auf die gleiche Art die Spannung des Wehnelt-Zylinders der Elektronen-

kanone zu regeln. Man kann auf analoge Weise die absorbierte Leistung P_:,m auf einen konstanten Sollwert hin regeln.

F i g. 4 zeigt in einem Diagramm die Ergebnisse, die bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf ein Metall erzielt werden, dessen chemische Zusammensetzung oben angegeben ist. Die Kurve 27 zeigt den Verlauf der Stromstärke /,,/ der nicht entflammbaren Elektrode und veranschaulicht die Änderungen von P_n in Abhängigkeit der Änderungen von lr„k- Die Stromstärke l_pi ist in Milliampere angegeben. Die Kurve 28 zeigt die Änderungen der Härte des Metalls in Werten von HV 5. Die Kurve 29 entspricht der Schlagzähigkeit, ausgedrückt in Einheiten Kcv bei —10° C.

Fig.4 läßt deutlich erkennen, daß bei einem Fokussierungsstrom von /^ ungefähr 2,165 A an der Stelle der eingezeichneten Ordinate 30 die Härte und Schlagzähigekeit Werte aufweisen, die nahe der möglichen Höchstwerte liegen. An der Sielle 31 ist eine nach beiden Seiten der Ordinate 30 erweiterte Zone eingczeichnet. die einen Betriebsbereich darstellt, innerhalb dessen der Fokussierungsstrom /i„; von seinem Optimalwert abweichen kann und doch noch brauchbare Werte für die Härte und Schlagzähigkeit erzielbar sind.

Um die Regelmöglichkeit des Verfahrens zu verfeinern, kann man auch die Leistungsanteile P_r. P,h und P, mit berücksichtigen. Zu diesem Zweck werden die entsprechenden Stromstärken gemessen, indem man in die Bahn des Elektronenstrahls eine erste Elektrode einfügt, die in ihrer Mitte eine öffnung enthält und vor den zu verschweißenden Bauteilen angeordnet wird, während eine zweite, ebenfalls eine zentrale öffnung enthaltende Elektrode hinter den zu bearbeitenden Bauteilen angeordnet wird. Beide Elektroden werden untereinander und auch mit der nicht-entflammbaren Elektrode elek- » trisch verbunden. Die Messung des den Widerstand der Auffangeinrichtung durchfließenden Stromes ergibt dann unmittelbar die Summe:

auch unmittelbar hinter den zu verschweißenden Bauteilen einen Schirm einfügen, der eine Öffnung zum Durchgang des elektronenstrahls enthält und elektrisch an Masse angeschlossen ist, oder auch einen derartigen Schirm vor den zu verschweißenden Bauteilen einfügen und ihn elektrisch mit der feuerfesten Elektrode verbinden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Für den gleichen Zweck kann man auch /wischen den miteinander zu verschweißenden Bauteilen einerseits und der Meßeinrichtung andererseits einen an Masse angeschlossenen Schirm einfügen, der eine zentrale öff- ·)■-> nung für den Durchgang des hinter der Schweißstelle noch vorhandenen Elektronenstrahls enthält.

Bei einer anderen Variante der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform kann die Eingangsspannung 5 direkt dem Komparator 11 zugeführt werden, dem an der Siel- !e 12 der Sollwert für diese gleiche Spannung anliegt, ohne die Subtraktionseinrichtung 6 und die Multiplikationseinrichtung 8 zwischenzuschalten.

Man kann weiterhin die der Durchgangsleitung des Elektronenstrahls proportionale Spannung messen, die an den Klemmen eines Widerstandes auftritt, der einen aus einer nicht-brennbaren Elektrode bestehenden und hinter der Schweißstelle angeordneten Meßfühler mit der Masse verbindet, und diese Spannung direkt einem Komparator zuführen, dem außerdem der für diese ω Spannung vorbestimmte Sollwert anliegt, während die weitere Verarbeitung des auf diese Weise erzielten Signals wie vorbeschrieben erfolgt.

Die Genauigkeit der erzielten Ergebnisse läßt sich steigern, indem man die feuerfeste Elektrode mit daran h5 angeschlossenem Faraday'schen Käfig umgibt, der eine Öffnung für den durch die zu verschweißenden Bauteile hindurchgehenden Elektronenstrahl enthält Man kann

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Regeln eines mitteis einer Elektronenkanone betriebenen Elektronenstrahl-Schweißvorganges an Werkstücken, bei dem durch eine erste Messung der aus den Elektronen resultierende Strom gemessen wird, welche die zu verschweißenden Werkstücke durchquert haben, d a durch gekennzeichnet,

daß anschließend die Differenz ermittelt wird zwischen dem Ergebnis einer den aus der Elektronenkanone stammenden gesamten Energiefluß berücksichtigenden zweiten Messung und dem der ersten Messung,

daß diese Differenz mit einem Sollwert verglichen wire, der nach vorausgegangenen Versuchen festgelegt worden ist, und daß ein aus dem Vergleich resultierendes Signal derart zur Regelung der Fokussierung des Elektronenstrahls herangezogen wird, daß die Differenz im wesentlichen dem Sollwert gleicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ergebnis der ersten Messung Meßwerte über aus reflektierten Elektronen, aus Sekundärelektronen und aus Elektronen thermischen Ursprungs resultierende Ströme hinzugerechnet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal zur Regelung der Fokussierung verwendet wird, nachdem es einer Begrenzungseinrichtung zugeleitet worden ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche ! bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal vor seiner Verwertung zur Fokussierungsregelung einer Speichereinrichtung zugeführt wird, in der sein Signalwert während der Abkling- und der Aufbau bzw. Entstehungsphasen des Elektionenstrahls gespeichert wird, währenddessen die Fokussierungsregelung durch ein vorprogrammiertes System erfolgt.