RU83723U1 - DEVICE FOR DIAGNOSTIC OF ELECTRON BEAM PARAMETERS IN THE WELDING PROCESS - Google Patents
DEVICE FOR DIAGNOSTIC OF ELECTRON BEAM PARAMETERS IN THE WELDING PROCESS Download PDFInfo
- Publication number
- RU83723U1 RU83723U1 RU2008151255/22U RU2008151255U RU83723U1 RU 83723 U1 RU83723 U1 RU 83723U1 RU 2008151255/22 U RU2008151255/22 U RU 2008151255/22U RU 2008151255 U RU2008151255 U RU 2008151255U RU 83723 U1 RU83723 U1 RU 83723U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electron beam
- module
- sensor
- welding process
- parameters
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
1. Устройство для диагностики параметров электронного луча в процессе сварки, содержащее электронно-лучевую пушку с отклоняющей системой, системой оперативного контроля характеристик электронного луча и модулем снятия этих характеристик, выполненным в виде датчика прямого края, отличающееся тем, что содержит дополнительный модуль снятия характеристик электронного луча и корригирующие системы, причем дополнительный модуль снятия характеристик электронного луча установлен параллельно и соосно основному модулю на заданном расстоянии от него, при этом каждый из модулей оснащен щелевым датчиком и датчиком вращающегося зонда, а корригирующие системы подключены к вышеназванным модулям. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что система оперативного контроля характеристик электронного луча выполнена в виде процессора компьютера. ! 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что для визуализации характеристик электронного луча в процессе сварки укомплектовано монитором.1. A device for diagnosing the parameters of the electron beam in the welding process, containing an electron beam gun with a deflecting system, an operational system for monitoring the characteristics of the electron beam and a module for recording these characteristics, made in the form of a straight edge sensor, characterized in that it contains an additional module for measuring the characteristics of the electronic beam and corrective systems, moreover, an additional module for characterizing the electron beam is installed parallel and coaxial to the main module at a given distance from it, while each of the modules is equipped with a slot sensor and a rotating probe sensor, and corrective systems are connected to the above modules. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that the system of operational control of the characteristics of the electron beam is made in the form of a computer processor. ! 3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that for visualization of the characteristics of the electron beam in the welding process, it is equipped with a monitor.
Description
Полезная модель относится к оборудованию для осуществления электронно-лучевых технологических процессов, в частности - к сварке и может быть использовано в авиадвигателестроении и других отраслях промышленности.The utility model relates to equipment for carrying out electron beam technological processes, in particular, to welding and can be used in aircraft engine building and other industries.
Известно устройство для автоматического измерения и фокусировки электронного луча, US пат.№5 483 036 кл. В23К 15/00; G01T 1/29 1996 г.A device for automatically measuring and focusing an electron beam, US Pat. No. 5,483,036 cells. B23K 15/00; G01T 1/29 1996
Недостаток известного устройства: определение параметров электронного луча до процесса сварки с записью параметров луча от профилометра, представляющего собой ловушку Фарадея, совмещенную через изолятор с пластиной со щелями. Данная конструкция представляет собой датчик щелевого типа для измерения параметров: диаметр луча в определенном сечении и распределение тока луча по его диаметру.A disadvantage of the known device: determining the parameters of the electron beam prior to the welding process with recording the parameters of the beam from the profilometer, which is a Faraday trap combined through an insulator with a plate with slots. This design is a slot type sensor for measuring parameters: the diameter of the beam in a certain section and the distribution of the beam current along its diameter.
Известен так же способ и устройство для диагностики электронного луча в установках для электронно-лучевой сварки, К.С.Акопянц, O.K.Назаренко, В.В.Гумовский, В.П.Чернякин. «Автоматическая сварка» №10. 2002 г. Стр.30-33.There is also known a method and apparatus for diagnosing an electron beam in installations for electron beam welding, K.S. Akopyants, O.K. Nazarenko, V.V. Gumovsky, V.P. Chernyakin. "Automatic welding" No. 10. 2002, pp. 30-33.
Недостатком известного технического решения является особенность расположения устройства диагностики в специально отведенном месте сварочной камеры (в стороне от свариваемого изделия). Перед началом, работы электронную пушку перемещают в положение «выше датчика и мишени». Диагностику луча проводят методом «края пластины». Измерения производят перед сваркой и после нее. По их результатам судят об изменении параметров луча в процессе сварки.A disadvantage of the known technical solution is the peculiarity of the location of the diagnostic device in a designated area of the welding chamber (away from the welded product). Before starting work, the electron gun is moved to the position "above the sensor and the target." Beam diagnostics is carried out using the “plate edge” method. Measurements are made before and after welding. According to their results, a change in the parameters of the beam during the welding process is judged.
Недостатком известного технического решения является также и невозможность использования его при стационарном расположении пушки на камере. Кроме того, параметры пучка под воздействием возмущений в A disadvantage of the known technical solution is also the inability to use it with a stationary location of the gun on the camera. In addition, the beam parameters under the influence of perturbations in
процессе сварки дрейфуют во времени и отличаются от исходных параметров и замеров после сварки в стороне от изделия.the welding process drift in time and differ from the initial parameters and measurements after welding away from the product.
Наиболее близким предложенному техническому решению является устройство для диагностики параметров электронного луча в процессе сварки, содержащее электронно-лучевую пушку с отклоняющей системой, системой оперативного контроля характеристик электронного луча и модулем снятия этих характеристик, выполненным в виде датчика прямого края, (В.Н.Ластовиря, П.В.Полянский «Сварочное производство» 1990 №18 стр.25-26).The closest to the proposed technical solution is a device for diagnosing the parameters of the electron beam in the welding process, containing an electron beam gun with a deflecting system, a system for the operational monitoring of the characteristics of the electron beam and a module for removing these characteristics, made in the form of a straight edge sensor (V.N. Lastovir , P.V. Polyansky “Welding production” 1990 No. 18 p. 25-26).
В данном устройстве использование одного датчика «прямого края» недостаточно. Оно не позволяет оперативно определять угол сходимости пучка и, соответственно, положение фокального пятна по отношению к изделию. Необходимые параметры в известном устройстве определяют ' аналитически.In this device, the use of a single sensor "straight edge" is not enough. It does not allow to quickly determine the angle of convergence of the beam and, accordingly, the position of the focal spot in relation to the product. The necessary parameters in the known device are determined analytically.
Предложенное устройство отличается от известного тем, что содержит дополнительный модуль снятия характеристик электронного луча и корригирующие системы, причем дополнительный модуль снятия характеристик электронного луча установлен параллельно и соосно основному на заданном расстоянии от него, при этом каждый из модулей оснащен щелевым датчиком и датчиком вращающегося зонда, а корригирующие системы подключены к вышеназванным модулям.The proposed device differs from the known one in that it contains an additional module for measuring the characteristics of the electron beam and corrective systems, the additional module for measuring the characteristics of the electron beam installed in parallel and coaxially with the main one at a predetermined distance from it, each module being equipped with a gap sensor and a rotating probe sensor, and corrective systems are connected to the above modules.
Предложенное устройство отличается еще и выполнением системы оперативного контроля характеристик электронного луча в виде процессора компьютера. К тому же еще, для визуализации характеристик электронного луча в процессе сварки оно укомплектовано монитором.The proposed device is also distinguished by the implementation of the operational control system of the characteristics of the electron beam in the form of a computer processor. In addition, to visualize the characteristics of the electron beam during the welding process, it is equipped with a monitor.
Задача предложенной модели - повышение качества сварного шва путем осуществления непосредственного оперативного контроля параметров электронного луча.The objective of the proposed model is to improve the quality of the weld by directly monitoring the parameters of the electron beam.
Задача решается выполнением технического результата - снижением погрешности измерения параметров электронного луча и возможностью The problem is solved by the implementation of the technical result - reducing the measurement error of the parameters of the electron beam and the possibility
получения дополнительной информации при оснащении системы дополнительными датчиками.more information when equipping the system with additional sensors.
Технический результат выполняется тем, что устройство для диагностики параметров электронного луча в процессе сварки, содержащее электронно-лучевую пушку с отклоняющей системой, системой оперативного контроля характеристик электронного луча и модулем снятия этих характеристик, выполненным в виде датчика прямого края, содержит дополнительный модуль снятия характеристик электронного луча и корригирующие системы, причем дополнительный модуль снятия характеристик электронного луча установлен параллельно и соосно основному модулю на заданном расстоянии от него, при этом каждый из модулей оснащен щелевым датчиком и датчиком вращающегося зонда, а корригирующие системы подключены к вышеназванным модулям.The technical result is achieved by the fact that the device for diagnosing the parameters of the electron beam in the welding process, containing an electron beam gun with a deflecting system, an operational system for monitoring the characteristics of the electron beam and a module for recording these characteristics, made in the form of a straight edge sensor, contains an additional module for measuring the characteristics of the electronic beam and corrective systems, moreover, an additional module for characterizing the electron beam is installed parallel and coaxial to the main module on a predetermined distance from it, while each of the modules is equipped with a gap sensor and a rotating probe sensor, and corrective systems are connected to the above modules.
Технический результат осуществляется и тем, что система оперативного контроля характеристик электронного луча выполнена в виде процессора компьютераThe technical result is carried out by the fact that the system of operational control of the characteristics of the electron beam is made in the form of a computer processor
Технический результат осуществляется еще и тем, что устройство укомплектовано монитором.The technical result is also achieved by the fact that the device is equipped with a monitor.
Это позволяет повысить быстродействие устройства, а также дает возможность визуализации характеристик электронного луча в процессе сварки на мониторе. Установка дополнительного модуля снятия характеристик электронного луча позволяет определять угол сходимости электронного луча за одно измерение.This improves the performance of the device, and also makes it possible to visualize the characteristics of the electron beam during welding on the monitor. The installation of an additional module for characterizing the electron beam allows you to determine the angle of convergence of the electron beam in one measurement.
Изобретение поясняется следующими схемами:The invention is illustrated by the following schemes:
1. - устройство для диагностики электронного луча.1. - a device for diagnosing an electron beam.
2. - модуль снятия характеристик электронного луча.2. - module for characterizing the electron beam.
3 - отклонения электронного луча.3 - deviations of the electron beam.
Устройство для диагностики электронного луча при электроннолучевой сварке содержит: 1 - катод пушки, 2 - электронный луч, 3 - анод, 4 - фокусирующая система, 5 - отклоняющая система. Последняя состоит из A device for diagnosing an electron beam in electron beam welding contains: 1 - a cathode of the gun, 2 - an electron beam, 3 - an anode, 4 - a focusing system, 5 - a deflecting system. The latter consists of
двух «косинусных» катушек «X» и «У», позволяющих отклонять электронный луч от оси в любом азимутальном направлении, обеспечивая, отклонение электронного луча в однородном магнитном поле. Для сокращения погрешности измерения характеристик электронного луча за счет избыточности информации устройство содержит модуль 6 из размещенных по окружности трех датчиков: пластины 7, щелевого датчика 8, содержащего щель 9 в пластине 7, и диска 10, являющегося ловушкой Фарадея, и датчика 11, представляющего собой модификацию метода вращающего зонда.two "cosine" coils "X" and "U", allowing to deflect the electron beam from the axis in any azimuthal direction, ensuring the deflection of the electron beam in a uniform magnetic field. To reduce the measurement error of the characteristics of the electron beam due to redundancy of information, the device comprises a module 6 of three sensors placed around the circumference: plate 7, a slot sensor 8 containing a slot 9 in the plate 7, and a disk 10, which is a Faraday trap, and a sensor 11, which is modification of the method of a rotating probe.
Параллельно и соосно модулю 6 на расстоянии L расположен модуль 12, аналогичный модулю 6. Все датчики заземлены через резисторы нагрузки, R1; R2; R3; R4; R5; R6. Выходы датчиков подключены к корригирующим устройствам 13, 14 сигналов с датчиков. При этом каждый из модулей датчиков 6, 12 соединен соответственно с корригирующими устройствами 13, 14. Корригирующие устройства 13 и 14 подключены к процессору 15, выполняющему функцию системы оперативного контроля характеристик электронного луча, имеющему вход от задатчика исходных данных 16. Процессор 15 имеет выходы на монитор 17, регулятор 18 тока отклонения луча, регулятор 19 тока фокусирующей катушки и регулятор 20 тока накала катода и подключен к блоку 21 накала катода, с которого подается ток на катод 1. При накале катода 1 формируется электронный луч 2 для сварки изделия 22. Регулятор 18 тока отклонения луча подключен к катушкам Х и У отклоняющей системы 5, а регулятор 19 тока фокусировки соединен с фокусирующей системой 4.In parallel and coaxial to module 6, at a distance L, module 12 is located, similar to module 6. All sensors are grounded through load resistors, R 1 ; R 2 ; R 3 ; R 4 ; R 5 ; R 6 . The outputs of the sensors are connected to the corrective devices 13, 14 of the signals from the sensors. In this case, each of the sensor modules 6, 12 is connected respectively with corrective devices 13, 14. Corrective devices 13 and 14 are connected to a processor 15 that performs the function of an operational system for monitoring the characteristics of the electron beam, which has an input from the source data source 16. The processor 15 has outputs to a monitor 17, a beam deflection current controller 18, a focusing coil current controller 19 and a cathode glow current controller 20 and is connected to a cathode glow block 21, from which current is supplied to the cathode 1. When the cathode 1 is heated, an electron the second beam 2 for welding the product 22. The beam deflection current controller 18 is connected to the coils X and Y of the deflecting system 5, and the focus current controller 19 is connected to the focusing system 4.
Работа полезной модели заключается в следующем. Эмитируемые катодом 1 и формируемые в электронный луч 2 электроны проходят анод 3, фокусирующую систему 4, отклоняющую систему 5, модуль 6 круговых датчиков и аналогичный модуль 12 и попадает на свариваемое изделие 22.The utility model is as follows. The electrons emitted by the cathode 1 and formed into the electron beam 2 pass through the anode 3, the focusing system 4, the deflecting system 5, the circular sensor module 6, and a similar module 12 and fall onto the article to be welded 22.
Осуществляется технологический процесс сварки электронным лучом с заданным распределением плотности мощности, которая определяется The technological process of electron beam welding with a given distribution of power density, which is determined by
исходными значениями его параметров и соответствующими значениями управлений процессором 15. Исходные значения величин хранятся в датчике 16 исходных данных.the initial values of its parameters and the corresponding control values of the processor 15. The initial values of the values are stored in the sensor 16 of the source data.
В процессе электронно-лучевой сварки периодически выполняют зондирование луча 2 по диаметру. Луч 2 дважды пересекает край пластины 7, щелевой датчик 8 и датчик 11, а так же аналогичные датчики модуля 12.In the process of electron beam welding periodically perform sounding of the beam 2 in diameter. Beam 2 twice intersects the edge of the plate 7, the slot sensor 8 and the sensor 11, as well as similar sensors of the module 12.
При пересечении электронным лучом края пластины 7, щели 9 и датчика 11 в их цепи, а так же и на пластинах и датчике параллельного модуля 12 протекают импульсы тока, которые поступают на корригирующие устройства 13 и 14, состоящие из сумматора, согласующего усилителя и быстродействующего аналого-цифрового преобразователя (позициями не указаны), далее - в процессор 15 компьютера. Посредством процессора 15 по фронту кривой нарастания и убывания тока рассчитывают распределение его плотности в поперечном сечении луча и диаметр луча. Азимут «α» зондирования электронного луча может изменяться в пределах от 0 до 180°. Все датчики заменены резисторами R1; R2; R3; R4; R5; и R6 равного сопротивления. При протекании импульса тока луча через отдельный датчик в устройстве предусмотрена процедура калибровки скорости луча относительно датчика. Скорость луча при сканировании датчиков определяется величиной его отклонения от оптической оси пушки и частоты сканирования, величины которых задаются. Отсюда скорость движения луча определяется: V=2ƒD, где ƒ - частота сканирования, D - диаметр окружности, на которую отклоняется луч.When the electron beam intersects the edges of the plate 7, the slot 9 and the sensor 11 in their circuit, as well as on the plates and the sensor of the parallel module 12, current pulses flow to the corrective devices 13 and 14, consisting of an adder, a matching amplifier and a high-speed analog -digital converter (positions not indicated), then to the processor 15 of the computer. By means of the processor 15, the distribution of its density in the cross section of the beam and the diameter of the beam are calculated along the front of the curve of rise and fall of the current. The azimuth "α" of the electron beam sensing can vary from 0 to 180 °. All sensors are replaced by resistors R 1 ; R 2 ; R 3 ; R 4 ; R 5 ; and R 6 is equal resistance. When the beam current pulse flows through a separate sensor, the device provides a procedure for calibrating the beam velocity relative to the sensor. The speed of the beam when scanning sensors is determined by the value of its deviation from the optical axis of the gun and the scanning frequency, the values of which are set. Hence, the speed of the beam is determined: V = 2ƒD, where ƒ is the scanning frequency, D is the diameter of the circle on which the beam is deflected.
Далее по длительности импульса тока определяют диаметр электронного луча в поперечном сечении по плоскостям датчиков: Dл.1=τ·V.Next, the diameter of the electron beam in the cross section along the planes of the sensors is determined by the duration of the current pulse: D l.1 = τ · V.
Для определения угла сходимости луча и соответственно положения фокального пятна производят замеры модулем 12 датчиков, находящемся на расстоянии L от первого модуля 6, где так же определяют диаметр луча в его плоскости. Угол сходимости β определяется: , где:To determine the angle of convergence of the beam and, accordingly, the position of the focal spot, measurements are made by the sensor module 12 located at a distance L from the first module 6, where the beam diameter in its plane is also determined. The convergence angle β is determined by: where:
d1 - диаметр луча в плоскости первого модуля датчиков,d 1 - beam diameter in the plane of the first sensor module,
d2 - диаметр луча в плоскости дополнительного модуля.d 2 - beam diameter in the plane of the additional module.
В результате компьютерной обработки полученных данных рассчитывают распределение мощности в луче, положение фокуса, угол сходимости и т.д.As a result of computer processing of the obtained data, the distribution of power in the beam, the position of the focus, the angle of convergence, etc. are calculated.
Полученные значения параметров сравнивают с данными, поступающими с задатчика 16, и корректируют их. Сигналы коррекции поступают на следующие регуляторы тока: 18 - отклонения луча, 19 - фокусирующей катушки и 20 - накала катода. Соответствующие сигналы на отклоняющую систему 5 поступают с регуляторов тока 18-20 и фокусирующей системы 4 в блок накала катода 21. С последнего они поступают на катод 1 пушки.The obtained parameter values are compared with the data coming from the setter 16, and correct them. Correction signals are supplied to the following current controllers: 18 - beam deflection, 19 - focusing coil and 20 - cathode glow. Corresponding signals to the deflecting system 5 are received from the current regulators 18-20 and the focusing system 4 to the glow block of the cathode 21. From the latter, they arrive at the cathode 1 of the gun.
Кроме того, сигналы с процессора передаются на монитор, где получают отображение прохождения луча в виде параметрической кривой тока распределения в поперечном сечении луча.In addition, the signals from the processor are transmitted to the monitor, where they receive a mapping of the beam in the form of a parametric curve of the distribution current in the beam cross section.
Устройство диагностики параметров электронного луча в процессе сварки позволяет повысить качество сварного шва путем осуществления непосредственного оперативного контроля его характеристик.The device for diagnosing the parameters of the electron beam in the welding process improves the quality of the weld by directly monitoring its characteristics.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008151255/22U RU83723U1 (en) | 2008-12-25 | 2008-12-25 | DEVICE FOR DIAGNOSTIC OF ELECTRON BEAM PARAMETERS IN THE WELDING PROCESS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008151255/22U RU83723U1 (en) | 2008-12-25 | 2008-12-25 | DEVICE FOR DIAGNOSTIC OF ELECTRON BEAM PARAMETERS IN THE WELDING PROCESS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU83723U1 true RU83723U1 (en) | 2009-06-20 |
Family
ID=41026188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008151255/22U RU83723U1 (en) | 2008-12-25 | 2008-12-25 | DEVICE FOR DIAGNOSTIC OF ELECTRON BEAM PARAMETERS IN THE WELDING PROCESS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU83723U1 (en) |
-
2008
- 2008-12-25 RU RU2008151255/22U patent/RU83723U1/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7935925B2 (en) | Charged particle beam scanning method and charged particle beam apparatus | |
| JP6742061B2 (en) | Charged particle beam device | |
| US7655907B2 (en) | Charged particle beam apparatus and pattern measuring method | |
| CN107314740B (en) | Position calibration system and calibration method of double-vibrating-mirror scanning system | |
| JP7201825B2 (en) | Diffraction device and method for non-destructive inspection of crystal orientation uniformity inside work | |
| US20150083928A1 (en) | Method for determining beam parameters of a charge carrier beam, measuring device, and charge carrier beam divce | |
| JPWO2010137257A1 (en) | Charged particle beam application apparatus and sample observation method | |
| CN111077561B (en) | Residual gas charged particle beam monitoring device and method thereof | |
| US20180335396A1 (en) | Pattern inspection method using charged particle beam | |
| KR102410882B1 (en) | Scanning electron microscope and pattern measurement method | |
| EP2388801A1 (en) | Multi-column electron beam lithography system and electron beam orbit adjusting method thereof | |
| JP4230968B2 (en) | Charged particle beam equipment | |
| WO2015118316A1 (en) | System and method for measuring properties of a charged particle beam | |
| RU83723U1 (en) | DEVICE FOR DIAGNOSTIC OF ELECTRON BEAM PARAMETERS IN THE WELDING PROCESS | |
| US20100072392A1 (en) | Charged particle beam profile measurement | |
| CN114324578A (en) | Ferrite steel container sheet butt weld phased array ultrasonic detection method | |
| JP2006339405A (en) | Electron-beam graphics drawing apparatus | |
| Ribton et al. | Production weld quality assurance through monitoring of beam characteristics | |
| CN108693252A (en) | The workpiece method for detection fault detection of triangular matrix focal imaging | |
| US20230028337A1 (en) | Method and apparatus for detecting discharge site | |
| JP7041207B2 (en) | Charged particle beam device | |
| Liebig et al. | Electron beam characterizing and its relevance for production | |
| RU2580266C1 (en) | Device for determination of energy density distribution and control of electron beam focusing | |
| CN115962740A (en) | Device and method for testing control rod guide cylinder of reactor internals | |
| JP5174483B2 (en) | Charged particle beam apparatus and method for knowing charged state of sample surface |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD1K | Correction of name of utility model owner | ||
| PC12 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for utility models |
Effective date: 20160421 |