EP1579744A2 - Düse für eine vorrichtung zum elektronenstrahlschweissen - Google Patents

Düse für eine vorrichtung zum elektronenstrahlschweissen

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Publication number
EP1579744A2
EP1579744A2 EP03813508A EP03813508A EP1579744A2 EP 1579744 A2 EP1579744 A2 EP 1579744A2 EP 03813508 A EP03813508 A EP 03813508A EP 03813508 A EP03813508 A EP 03813508A EP 1579744 A2 EP1579744 A2 EP 1579744A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle
base body
nozzle according
head
electron beam
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03813508A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karl-Heinz Brosig
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.)
3A Composites International AG
Original Assignee
Alcan Technology and Management Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Alcan Technology and Management Ltd filed Critical Alcan Technology and Management Ltd
Publication of EP1579744A2 publication Critical patent/EP1579744A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3478—Geometrical details

Definitions

  • the invention relates to a nozzle made of metallic material for a device for electron beam welding, containing at least two pressure stages, the nozzle having a base body to which a nozzle head is attached with a tubular nozzle socket.
  • Such a device can be found, for example, in the document relating to DE 299 02 168 U1. It describes a pressure stage system for such a welding device in pressure ranges of at least 10 4 m bar with at least two cascading stages; these pressure stages are formed by two coaxial pressure pipes, each with a nozzle at one end, the axial distance between which should be as short as possible, but not so narrow that the suction cross section is too constricted for the rough vacuum area.
  • the inner pressure tube offers an inner nozzle, from which the electron beam exits into the rough vacuum and then through the further nozzle into the ambient atmosphere.
  • the inner nozzle consists of two copper parts welded together, namely a disc-like base body and a nozzle head with a conical surface. If the weld seam is leaky from the start or if it is damaged by a faulty beam deviation that occurs in the welding process, the cooling water under the seam enters a vacuum area of the system and places it and the vacuum pump under water. In the simple case, this results in a plant shutdown lasting several hours, in the worse case, however significant damage to the connected vacuum pumps.
  • the nozzle head and the rear or base body are each formed from copper and / or a copper alloy and screwed together, so that a deflected electron beam still hits the inner nozzle but does not cause water to penetrate.
  • a particular advantage is that the parts are easier to clean and can be replaced individually if defects occur. This concept is also inexpensive to manufacture.
  • the axial nozzle socket of the nozzle is provided with an external thread and is designed to be screwable with an axial internal thread of the base body.
  • the internal thread of the base body should be arranged in a cylindrical base molding of the base body.
  • a radial bead is formed on the nozzle neck of the nozzle head at a distance from the rear face thereof as a stop for the base body, and the side face of the radial bead which is parallel to the rear face of the nozzle head and points away from it should be designed as a sealing face. It has proven to be advantageous to surround the sealing surface of the radial bead, at least partially, with a recess in the abutting end surface of the base body.
  • the nozzle neck of the nozzle head should also be encompassed by at least one recess in the rear surface of the nozzle head.
  • a grooved ring with circumferential grooves protrudes.
  • the outside of the nozzle should have a deposit-repellent coating, in particular be chrome-plated, in order to reduce the adherence of welding residues.
  • the inlet opening of the nozzle is at least partially formed like a funnel for the electron beam, wherein the angle between the center axis of ⁇ the nozzle and the wall of the inlet opening preferably forms an angle between 0 ° and 45 °, particularly preferably between 5 ° and 30 °, in particular between 10 ° and 20 °.
  • the inlet opening is formed within the proposed angular limits, this focusing effect can be particularly strong. Not only the suggested values but also all intermediate values are suitable as conceivable range limits (both upwards and downwards).
  • the nozzle has an inlet opening for the electron beam has a curved entrance area at least in certain areas, preferably a radial entrance area, particularly preferably with a radius of curvature between 1 mm and 5 mm, in particular between 2 mm and 4 mm. Improved beam focusing can again be achieved through the inlet opening curved in this way.
  • a radial entrance area at least in certain areas, preferably a radial entrance area, particularly preferably with a radius of curvature between 1 mm and 5 mm, in particular between 2 mm and 4 mm.
  • Improved beam focusing can again be achieved through the inlet opening curved in this way.
  • other group shapes such as in particular parabolic, hyperbolic, ellipsoidal or other sections of curved curves, can also be used.
  • all other values can also advantageously be used.
  • FIG. 1 shows a cross section through a pressure stage for electron beam welding with an inner nozzle
  • Fig. 3 a simplified - enlarged schematic sketch of Fig. 2;
  • a pressure stage 10 for an electron beam welding system (not shown further) has an inner pressure tube 12 with an inner diameter d of approximately 42 mm and, coaxially with its tube axis A, an outer pressure tube 16; the radial width of the tube gap 20 is marked with a.
  • an annular pressure stage holder 22 is provided, which rests on the two pressure tubes 12, 16.
  • a - also coaxially arranged - cone 24 which crosses that tube axis A with an end plate 25.
  • a separating cone 28 is located on the inside of this cover cone 24 at a short distance b - forming a cone interior 26 assigned the same contour, which also contains an end plate 29.
  • an outer nozzle 32 which, at an axial distance c of approximately 10 mm, is opposed by an inner nozzle 34 of length h of approximately 57.5 mm, which meets the mouth edge 14 of the inner pressure tube 12 seated.
  • the outer pressure tube 16 is attached to water, working and vacuum feeds, which cannot be seen in the drawing, and forms a shield against the atmosphere from the rough vacuum region prevailing in it or the tube space 20.
  • This outer pressure tube 16 is preferably extruded from an AlMgSi alloy.
  • the inner nozzle 34 has a nozzle head 36 with a central ring section 38 of height i of 6 ' mm and of the diameter di * of 42 mm, of which a cone body 44, covered by a hard chrome surface, is on the one hand in the flow direction x with a front surface 46 of the diameter e of 9 mm which crosses the longitudinal axis M of the inner nozzle 34.
  • This is the geometric location of the mouth 48 of an axial channel 50, which tapers conically towards that mouth 48 of diameter ei of 1.5 mm.
  • a collar 66 of height ni of 13 mm with phase edge 67 is screwed onto the nozzle connection 56 with the bottom surface 68 of a rear or base body 70 of the inner nozzle 34.
  • Axially protruding from the base body 70 is a shaped piece 80 with a cross-section, in which the axial channel 50, which conically extends from its mouth 48 and its diameter ei from 1.5 mm to the diameter e 2 from 5 mm on the end face 64 of the nozzle socket 56 forms a funnel-shaped channel end 51, the wall 52 of which delimits an angle w of 60 ° with a final diameter e 3 of approximately 20 mm.
  • a wrench can be attached to that bent fitting 80.
  • the outer surface 42 is provided by hard chrome plating with a coating 43 made of chrome or a chrome alloy. This prevents (or reduces) the adherence of welding residues or other particles, which are inevitably sucked in from the outside due to the vacuum in the nozzle and which can lead to the nozzle becoming blocked over time.
  • FIG. 4 shows an axial length t of 43 mm of the nozzle head 36 with a length ii of 16 mm of the cone body 44, from FIG. 5 a length ti of the base body 70 of 23.5 mm and its diameter d 2 of 39 mm.
  • FIG. 6 The top view of FIG. 6 on the end face 82 of the shaped piece 80 of the base body 70 shows the cross-sectional shape of this shaped piece 80 with two parallel tangential faces 84 and the shape of the funnel-shaped channel end 51. Otherwise, ring-like depressions in the rear surface 40 of the nozzle head 36 are indicated in FIG. 4 by contours 86.
  • the opening angle v between the longitudinal axis M of the base body 70 and the wall 52 of the funnel-shaped channel end 51 is advantageously between 0 ° and 45 °, particularly preferably between 5 ° and 30 °, ideally between 10 ° and 20 °.
  • the relatively pointed design of the funnel-shaped channel end 51 results in electron beam focusing, so that a larger proportion of the electron beam incident in the nozzle emerges from it again.
  • the relatively acute-angled design of the funnel-like channel end 51 the power loss density of the electron beam per unit area of the wall 52 is lower, so that the heat dissipation performance of the material can be lower.
  • the inlet opening 88 has a rounding 92 between the wall 52 and the nut-side end face 90.
  • this rounding 92 is designed as a circular section.
  • the radius r of the rounding 92 is preferably 1 mm to 5 mm, particularly preferably 2 mm to 4 mm, it also being possible for all other numerical values to function as an interval limit.
  • the provided rounding 92 brings about a further improved beam focusing of the incident electron beam.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Düse aus metallischem Werkstoff für eine Vorrichtung zum Elektronenstrahlschweissen, wobei die Düse (34) einen Heck- oder Sockelkörper (70) aufweist, an den mit einem rohrartigen Düsenstutzen (56) ein Düsenkopf (36) angefügt ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Düsenkopf (36) sowie der Sockelkörper (70) aus einer Kupferlegierung geformt und miteinander verschraubt sind. In bevorzugter Ausführung der Erfindung ist der axiale Düsenstutzen (56) mit einem Aussengewinde (62) versehen sowie mit einem axialen Innengewinde (76) des Sockelkörpers (70) verschraubbar ausgebildet. Ferner ist das Innengewinde (76) des Sockelkörpers (70) bevorzugt in einer zylindrischen Sockeleinformung (74) des Sockelkörpers (70) angeordnet.

Description

BESCHREIBUNG
Düse für eine Vorrichtung zum Elektronenstrahlschweißen
Die Erfindung betrifft eine Düse aus metallischem Werkstoff für eine — wenigstens zwei Druckstufen enthaltende — Vorrichtung zum Elektronenstrahlschweißen, wobei die Düse einen Sockelkörper aufweist, an den mit einem rohrartigen Düsenstutzen ein Düsenkopf angefügt ist.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielhaft der Schrift zu DE 299 02 168 Ul zu entnehmen. Darin wird ein Druckstufen- system für eine derartige Schweißvorrichtung in Druckbereichen von zumindest 104 m bar beschrieben mit zumindest zwei kaskadierenden Stufen; diese Druckstufen werden von zwei zueinander koaxial verlaufenden Druckrohren gebildet, die jeweils einends mit einer Düse versehen sind, deren axialer Abstand voneinander möglichst kurz sein soll, aber nicht so eng, dass der Absaugquerschnitt für den Grobvakuumbereich zu sehr eingeschnürt wird. Das innere Druckrohr bietet eine Innendüse an, aus welcher der Elektronenstrahl in das Grobvakuum und anschließend über die weitere Düse in die Umge- bungsatmosphäre austritt.
Die Innendüse besteht in der Praxis aus zwei miteinander verschweißten Kupferteilen, nämlich einem i. w. scheibenartigen Sockelkörper sowie einem Düsenkopf mit kegelförmiger Oberfläche. Ist die Schweißnaht von vornherein undicht oder wird diese durch eine im Schweißprozess auftretende fehlerhafte Strahlabweichung beschädigt, tritt das sich unter der Naht befindliche Kühlwasser in einen Vakuumbereich der Anlage ein und setzt diesen sowie die Vakuumpumpe unter Was- ser. Dies hat im einfachen Fall einen mehrstündigen Anlagenstillstand zur Folge, im schlechteren Fall allerdings eine deutliche Beschädigung der zugeschalteten Vakuumpumpen.
In Kenntnis dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, den erkannten Mangel solcher Anlagen auszuschalten und eine funktionierende Innendüse zu schaffen, welche weder Anlagenstillstände noch Beschädigungen der Vakuumpumpen auszulösen vermag.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre des unabhängigen Patentanspruches; die Unteransprüche geben günstige Weiterbildungen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale.
Erfindungsgemäß sind der Düsenkopf sowie der Heck- oder Sockelkörper jeweils aus Kupfer und/oder einer Kupferlegierung geformt und miteinander verschraubt, so dass ein abgelenkter Elektronenstrahl zwar die Innendüse noch trifft, aber keinen Wassereinbruch verursacht. Ein besonderer Vorteil ist, dass die Teile besser zu reinigen sind und bei auftretenden Defekten einzeln ausgetauscht werden können. Dieses Konzept ist zudem in der Herstellung kostengünstig.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der axiale Düsenstutzen der Düse mit einem Außengewinde versehen sowie mit einem axialen Innengewinde des Sockelkörpers ver- sch aubbar ausgebildet. Zudem soll das Innengewinde des Sockelkörpers in einer zylindrischen Sockeleinformung des Sockelkörpers angeordnet sein.
Zur Vervollkommnung der Dichtheit dieses Systems ist an den Düsenstutzen des Düsenkopfes in Abstand zu dessen Heck- fläche ein Radialwulst als Anschlag für den Sockelkörper angeformt, und die zur Heckfläche des Düsenkopfes parallele sowie von ihr weg weisende Seitenfläche des Radialwulstes soll als Dichtfläche ausgebildet sein. Als günstig hat es sich erwiesen, die Dichtfläche des Radialwulstes mit einer Vertiefung in der anschlagenden Stirnfläche des Sockelkörpers — zumindest teilweise — zu umgeben. Auch soll der Düsenstutzen des Düsenkopfes von wenigstens einer Vertiefung in der Heckfläche des Düsenkopfes umfangen sein. Diese Maßgaben reduzieren das Gewicht der erfindungsgemäßen Düse, ohne deren Stabilität zu beeinträchtigen.
Vorteilhafterweise ragt zudem zum Sch tze des Dichtungsbereiches an der Heckfläche des Düsenkopfes ein Nutring mit U fangsnut/en auf.
Weiterhin soll die Außenseite der Düse eine ablagerungsabweisende Beschichtung aufweisen, insbesondere verchromt werden, um das Anhaften von Schweißrückständen zu reduzieren.
Von Vorteil ist es, wenn die Eingangsöffnung der Düse für den Elektronenstrahl zumindest bereichsweise trichterartig ausgebildet ist, wobei der Winkel zwischen der Mittelachse der ■ Düse und der Wandung der Eingangsöffnung vorzugsweise einen Winkel zwischen 0° und 45°, besonders vorzugsweise zwischen 5° und 30°, insbesondere zwischen 10° und 20° aufweist. Durch den vorgeschlagenen trichterförmigen Einlauf kann eine Strahlfocussierung des Elektronenstrahls erzielt werden, so dass einerseits Verluste des Elektronenstrahls minimiert werden, anderseits auch weniger Wärme abgeführt werden muss. Bei einer Ausbildung der Einlauföffnung innerhalb der vorgeschlagenen Winkelgrenzen kann dieser Focussierungseffekt besonders stark sein. Als denkbare Bereichsgrenzen (sowohl nach oben als auch nach unten) sind nicht nur die vorgeschlagenen Werte, sondern sämtliche Zwischenwerte geeignet.
Ebenso hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Düse einer Eingangsöffnung der Düse für den Elektronenstrahl zumindest bereichsweise einen gekrümmten Eingangsbereich aufweist, vorzugsweise einen radialen Eingangsbereich, besonders vorzugsweise mit einem Krümmungsradius zwischen 1 mm und 5 mm, insbesondere zwischen 2 mm und 4 mm. Durch die derartig gekrümmte Einlauföffnung kann nochmals eine verbesserte Strahlfocussierung erzielt werden. Neben der vorgeschlagenen radialen Ausführung der abgerundeten Einlauffläche können auch andere Gruppenformen, wie insbesondere parabelförmige, hyperbelförmige, ellipsoidale oder sonstige Abschnitte von gekrümmten Kurven verwendet werden. Im Falle einer radialen Ausführung können neben den vorgeschlagenen Werten auch sämtliche sonstige Werte vorteilhafterweise verwendet werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:
Fig. 1: einen Querschnitt durch eine Druckstufe zum Elektronenstrahlschweißen mit einer Innendüse;
Fig. 2: eine Seitenansicht der Innendüse aus einem Sockelabschnitt und einem Düsenkopf;
Fig. 3: eine vereinfachte — vergrößerte Schemaskizze zu Fig. 2;
Fig. 4, 5: jeweils eine Seitenansicht des Düsenkopfes sowie des Sockelabschnittes;
Fig. 6: die Draufsicht auf den Sockelabschnitt;
Fig. 7: eine Seitenansicht eines weiteren möglichen Sockelabschnittes.
Eine Druckstufe 10 für eine nicht weiter dargestellte Elek- tronenstrahlschweißanlage weist gemäß Fig. 1 ein inneres Druckrohr 12 des Innendurchmessers d von etwa 42 mm und koaxial zu dessen Rohrachse A ein äußeres Druckrohr 16 auf; die radiale Breite des Rohrzwischenraumes 20 ist mit a kenntlich gemacht. In diesem Rohrzwischenraum 20 ist ein ringartiger Druckstufenhalter 22 vorgesehen, der beiden Druckrohren 12, 16 anliegt.
An den Mündungsrand 18 des äußeren Druckrohres 16 schließt ein — ebenfalls koaxial angeordneter — Deckkegel 24 an, der jene Rohrachse A mit einer Endscheibe 25 quert. Diesem Deckkegel 24 ist innenseitig in kurzem Abstand b — unter Bildung eines Kegelinnenraumes 26 — ein Trennkegel 28 gleicher Kontur zugeordnet, der ebenfalls eine Endscheibe 29 enthält. Zwischen den — jeweils einen axialen Durchbruch 30 enthaltenden — Endscheiben 25, 29 lagert eine Außendüse 32, der in axialem Abstand c von etwa 10 mm eine Innendüse 34 der Länge h von etwa 57,5 mm gegenübersteht, die dem Mündungsrand 14 des inneren Druckrohres 12 aufsitzt.
Das äußere Druckrohr 16 ist an — in der Zeichnung nicht erkennbare — Wasser-, Arbeits- und Vakuumzuführungen angefügt und bildet eine Abschirmung des in ihm bzw. dem Rohrzwischenraum 20 herrschenden Grobvakuum-Bereichs gegen die Atmosphäre. Dieses äußere Druckrohr 16 ist bevorzugt aus einer AlMgSi-Legierung stranggepresst . Das — ebenfalls aus AlMgSi 1 bestehende — innere Druckrohr 12 trennt den ihn umgebenden Grobvakuum-Bereich von einem Feinvakuumbereich in seinem Innenraum 13.
Die Innendüse 34 weist einen Düsenkopf 36 mit einem mittle- ren Ringabschnitt 38 der Höhe i von 6' mm sowie des Durchmessers di* von 42 mm auf, von dem in Strömungsrichtung x zum einen ein — von einer Mantelfläche 42 aus Hartchrom abgedeckter — Kegelkörper 44 mit einer die Längsachse M der Innendüse 34 querenden Frontfläche 46 des Durchmessers e von 9 mm ausgeht. Diese ist der geometrische Ort der Mündung 48 eines axialen Kanals 50, der sich zu jener Mündung 48 des Durchmessers ei von 1,5 mm hin konisch verjüngt.
Von der kreisförmigen Heckfläche 40 jenes Ringabschnittes 38 ragt ein Nutring 52 der Höhe hi von 4 mm mit ümfangsnut 54 ab sowie ein axialer Düsenstutzen 56 des Durchmessers f von etwa 10 mm; an dessen Außenseite ist in Abstand n von 9 mm zur Heckfläche 40 ein Radialwulst 58 des Durchmessers fi von 18 mm angeformt. Dieser bietet gegen die Strömungsrich- tung x eine Dichtfläche 60 an mit einem an sie anschließenden Gewinde 62 des Düsenstutzens 56. Auf den Düsenstutzen 56 ist ein Kragen 66 der Höhe ni von 13 mm mit Phasenkante 67 an der Bodenfläche 68 eines Heckoder Sockelkörpers 70 der Innendüse 34 aufgeschraubt. Von dessen — zum Düsenkopf 36 weisenden — Stirnfläche 72 geht eine zentrische Sackeinformung 74 mit Innengewinde 76 aus. Neben dieser Einformung 74 ist in Fig. 5 eine um diese ■ laufende Vertiefung 78 mit nahezu teilkreisförmiger Kontur zu erkennen.
Vom Sockelkörper 70 ragt axial ein querschnittlich abgekantetes Formstück 80 ab, in dem sich der von seiner Mündung 48 und deren Durchmesser ei von 1,5 mm bis zum Durchmesser e2 von 5 mm an der Stirnfläche 64 des Düsenstutzens 56 stetig konisch erweiternde axiale Kanal 50 ein trichterför- miges Kanalende 51 bildet, dessen Wandung 52 einen Winkel w von 60° begrenzt mit einem Enddurchmesser e3 von etwa 20 mm. An jenes abgekantete Formstück 80 vermag ein Schraubenschlüssel angesetzt zu werden.
Die Mantelfläche 42 ist durch hartverchromen mit einer Beschichtung 43 aus Chrom bzw. einer Chromlegierung versehen. Diese verhindert (bzw. verringert) ein Anhaften von Schweißrückständen oder sonstigen Partikeln, die aufgrund des Vakuums in der Düse zwangsläufig von außen angesaugt werden, und mit der Zeit zu einem Verstopfen der Düse führen können.
Aus Fig. 4 ergibt sich eine axiale Länge t von 43 mm des Düsenkopfes 36 bei einer Länge ii von 16 mm des Kegelkör- pers 44, aus Fig. 5 eine Länge ti des Sockelkörpers 70 von 23,5 mm und dessen Durchmesser d2 von 39 mm.
Die Draufsicht der Fig. 6 auf die Endfläche 82 des Formstücks 80 von Sockelkörper 70 lässt die Querschnittsform dieses Formstücks 80 erkennen mit zwei parallelen Tangen- tialflächen 84 sowie die Form des trichterförmigen Kanalendes 51. Im übrigen sind in Fig. 4 durch Konturen 86 ringartige Vertiefungen in der Heckfläche 40 des Düsenkopfs 36 angedeutet.
In Fig. 7 ist ein Sockelkörper 70 dargestellt, bei dem die rückseitige Stirnfläche 90 für den einfallenden Elektronenstrahl eine Eingangsöffnung 88 mit einem im Wesentlichen trichterförmigen Kanalende 51 anbietet. Der Öffnungswinkel v zwischen der Längsachse M des Sockelkörpers 70 und der Wandung 52 des trichterförmigen Kanalendes 51 beträgt vorteilhafterweise zwischen 0° und 45°, besonders vorzugsweise zwischen 5° und 30°, idealerweise zwischen 10° und 20°. Der Winkel v steht dabei mit dem Winkel w aus Fig. 3 über die Beziehung w = 2 x v in Beziehung. Durch die relativ spitze Ausführung des trichterförmigen Kanalendes 51 wird eine Elektronenstrahlfocussierung erzielt, so dass ein größerer Anteil des in die Düse einfallenden Elektronenstrahls wieder aus dieser austritt. Weiterhin ist durch die relativ spitzwinkelige Ausführung des trichterartigen Kanalendes 51 die Verlustleistungsdichte des Elektronenstrahls pro Flächeneinheit der Wandung 52 geringer, so dass die Wärmeabfuhrleistung des Materials geringer sein kann.
An dem der rückseitigen Stirnfläche 90 des Sockelkörpers 70 zugewandten Ende des trichterförmigen Kanalendes 51 weist die Eingangsöffnung 88 eine Abrundung 92 zwischen der Wandung 52 und der nutseitigen Stirnfläche 90 auf. Diese Abrundung 92 ist im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel als kreisförmiger Abschnitt ausgebildet. Der Radius r der Abrundung 92 beträgt vorzugsweise 1 mm bis 5 mm, besonders vorzugsweise 2 mm bis 4 mm, wobei auch sämtliche sonstigen Zahlenwerte als Intervallgrenze fungieren können. Die vorgesehene Abrundung 92 bewirkt eine nochmals verbesserte Strahlfocussierung des einfallenden Elektronenstrahles.
Selbstverständlich kann auch eine beliebige anderweitige Krümmungsform verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Düse aus metallischem Werkstoff, für eine Vorrichtung zum Elektronenstrahlschweißen, wobei die Düse (34) einen Heck- oder Sockelkörper (70) aufweist, an den mit einem rohrartigen Düsenstutzen (56) ein Düsenkopf (36) angefügt ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Düsenkopf (36) sowie der Sockelkörper (70) jeweils aus Kupfer und/oder einer Kupferlegierung geformt und miteinander verschraubt sind.
2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Düsenstutzen (56) mit einem Außengewinde (62) versehen sowie mit einem axialen Innengewinde (76) des Sockelkörpers (70) verschraubbar ausgebildet ist.
3. Düse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengewinde (76) des Sockelkörpers (70) in einer zylindrischen Sockeleinformung (74) des Sockelkörpers (70) angeordnet ist.
4. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an den Düsenstutzen (56) des Düsenkopfes (36) in Abstand (n) zu dessen Heckfläche (40) ein Radialwulst (58) als Anschlag für den Sockelkörper (70) angeformt ist.
5. Düse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Heckfläche (40) des Düsenkopfes (36) parallele sowie von ihr weg weisende Seitenfläche des Radialwulstes (58) als Dichtfläche (60) ausgebildet ist .
6. Düse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (60) des Radialwulstes (58) von einer Vertiefung (78) in der anschlagenden Stirnfläche (72) des Sockelkörpers (70) zumindest teilweise umgeben ist.
7. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenstutzen (56) des Düsenkopfes (36) von wenigstens einer Vertiefung (86) in der Heckfläche (40) des Düsenkopfes (36) umgeben ist.
8. Düse nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass von der Heckfläche (40) des Düsenkopfes (36) ein Nutring (53) aufragt.
9. Düse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutring (53) mit zumindest einer ümfangsnut (54) versehen ist.
10. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Außenfläche (42) eine ablagerungsabweisende Beschichtung (43) aufweist, vorzugsweise verchromt ist.
11. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsöffnung (88) der Düse (34) für den Elektronenstrahl zumindest bereichsweise trichterartig ausgebildet ist, wobei der Winkel (v) zwischen der Mittelachse (M) der Düse (34) und der Wandung (52) der Eingangsöffnung (88) vorzugsweise einen Winkel zwischen 0° und 45°, besonders vorzugsweise zwischen 5° und 30°, insbesondere zwischen 10° und 20° aufweist.
2. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsöffnung (88) der Düse (34) für den Elektronenstrahl zumindest bereichsweise einen gekrümmten Eingangsbereich (92) aufweist, vorzugsweise einen radialen Eingangbereich (92) , besonders vorzugsweise mit einem Krümmungsradius (x) zwischen 1 mm und 5 mm, insbesondere zwischen 2 mm und 4 mm.
EP03813508A 2002-12-20 2003-12-15 Düse für eine vorrichtung zum elektronenstrahlschweissen Withdrawn EP1579744A2 (de)

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DE10261253 2002-12-20
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