|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫХ СВАРОЧНЫХ УСТАНОВОК 329
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.2. Геометрические соотношения электронно-оптической системы электронной сварочной пушки:
г и ъ — система координат; К — катод; ФЭ — фокусирующий электрод; Л — анод; Кр — кроссовер пучка; Р\ — ус-
ловная входная плоскость (плоскость в пространстве дрейфа, в которой исследуется фазовая характеристика);
2ф.х — продольная координата входной плоскости; Тр — крайняя траектория пучка; МЛ — магнитная линза;
СП — средняя плоскость магнитной линзы;/— фокусное расстояние магнитной линзы; Р2 — плоскость изобра-
жения Гаусса; г2сф— радиус кружка размытия сферической аберрации; Ду2 — приращение угла сходимости пучка
на изделии, вызванное сферической аберрацией; гтах — максимальный радиус пучка в средней плоскости линзы;
Ям — радиус отверстия в магнитопроводе магнитной линзы
|
|
|
|
|
|
|
|
вер) отображается затем одной или нескольки-
ми электромагнитными фокусирующими лин-
зами в плоскости фокусировки, располагаемой
на требуемой глубине в глубине свариваемого
изделия (рис. 1.2).
К особенностям формирования электрон-
ных пучков в сварочных пушках относятся
"технический вакуум", интенсивный встречно
направленный парогазовый поток из сва-
рочной ванны, частые разгерметизации объема
пушки. Одним из основных требований к па-
раметрам пучков является достижение высо-
кой удельной мощности в плоскости фокуси-
ровки.
При полном прохождении тока и при от-
сутствии различного рода несовершенств элек-
тронно-оптической системы электронная яр-
кость, представляющая собой плотность тока в
единице телесного угла сходимости пучка, по-
стоянна по всей его длине [13]. Так,
 (1-1)где укр и у'ф п— плотность тока соответственно
в кроссовере и в плоскости фокусировки; У| и
У2 — углы сходимости пучка соответственно в
кроссовере и в плоскости фокусировки (на
свариваемом изделии).
При увеличении толщины свариваемых
металлов необходимо стремиться к уменьше-
нию угла сходимости пучка на изделии и к по-
вышению плотности тока в пучке в плоскости
фокусировки, что согласно выражению (1.1)
возможно при увеличении электронной ярко-
сти путем повышения плотности тока в крос-
совере.
Для идеальных условий формирования
пучка максимально достижимая плотность то-
|
ка в кроссовере, размеры которого обусловле-
ны только тепловыми скоростями электронов,
оценивается упрощенной зависимостью Лэн-
гмюра [20]:
|
|
|
|
|
|
|
|
где ук — плотность тока эмиссии с катода при
его рабочей температуре Гк; е — заряд элек-
трона; иу — ускоряющее напряжение пушки;
К — постоянная Больцмана.
Расчет параметров электронного пучка,
формируемого в конкретной электронно-оп-
тической системе пушки, в отличие от идеаль-
ных условий представляет собой сложную за-
дачу, решаемую обычно методами траєкторно-
го анализа [5]. Траекторный анализ базирует-
ся на численном решении системы уравне-
ния, включающей уравнения поля (уравнения
Пуассона), непрерывности и движения:
где V2 — дифференциальный оператор Лапласа,
форма которого зависит от выбора координат-
ной системы; I/ — потенциал в ускоряющем
промежутке эмиссионной системы; р — плот-
ность пространственного заряда электронов в
пучке; є — диэлектрическая проницаемость
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
