电子束运动轨迹偏转控制技术研究.pdf

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1、制造技术研究航天制造技术电子束运动轨迹偏转控制技术研究张永和王世伟何俊（兰州空间技术物理研究所表面工程技术重点实验室，兰州730000）摘要：对工件特定位置进行加工处理时，电子束直线运动存在可达性差或不可达的限制，利用带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用后运动方向发生改变的原理，采用自制的电磁偏转装置产生特定场强的磁场，对电子束的运动轨迹进行控制使其按照需要偏转一定半径和角度，作用于工件的特定位置，突破局部位置电子束不可达的限制。研究结果显示，电子束圆形束斑偏转后会发生畸变演变为椭圆形束斑，对管件内壁进行多道搭接处理可以获得可控的过渡作用效果，满足使用要求。关键词：电子束；

2、不可达性；轨迹控制；电磁偏转StudyontheElectronBeamTrajectoryControlTechnologybyElectromagneticDeflectionZhangYongheWangShiweiHeJun(ScienceandTechnologyonSurfaceEngineeringLaboratory,LanzhouInstituteofPhysics,Lanzhou730000)Abstract：Forthespecialpositionofworkpiece,theelectronbeamlinearmotionisinaccessi

3、ble.Accordingtotheprinciple,motiondirectionofchargedparticleswillchangeaftertheLorenzforceinelectromagneticinteraction.Tobreakthroughtheinaccessibility,electromagneticdeflectiondevicewasusedtogenerateacertainsizeanddirectionofthemagneticfield,andelectronbeammotiontrajectorywascontrolledu

4、nderacertainradiusandanglewhileworkingonthespecificpositionofworkpiece.Theresultsshowedthatthecircularwave-spotdistortedasanellipticspotafterdeflection,andtherequirementoftheinnersurfacemodificationcanbemetbymultichanneloverlapprocessing.Keywords：electronbeam；inaccessibility；trajectoryco

5、ntrol；electromagneticdeflection1引言法对焊缝背面进行修饰和处理，往往造成产品的报废和研制周期的拖延。电子束是一种高能、高效、高质量的先进加工技电子枪内通常具有一套偏转线圈，根据设备特术，主要用于对位置可达性好的零部件进行焊接、表性，电子束在偏转线圈产生的磁场控制下可以产生一[9]面改性和快速制造，在航空航天、医疗器械、国防兵定角度的偏转，通常小于6°，最大偏转角度为14°。[1～5]器、电子仪表等行业获得了广泛应用。随着产品如此小的偏移量在实际使用过程中受到工作距离、作可靠性和安全性的提高，电子束加工质量与可靠性也用位置等条件的限制，几乎

6、没有实际使用意义。[6～8]越来越受到科研工作者和产品研制单位的重视。本文从实际使用角度出发，研制了一套电磁偏转如对高压气瓶穿透焊背面余高、咬边、未焊透等方面控制装置，对电子束的运动轨迹控制技术进行了探索的控制，需要达到GJB1718A—2005《电子束焊接》和研究，通过理论计算和实际试验验证了该技术的可中的I级焊接质量要求。由于受到空间位置的限制，无行性，扩展了电子束加工应用范围。作者简介：张永和（1981-），硕士，材料加工工程专业；研究方向：电子束加工及表面改性技术。收稿日期：2014-07-2367制造技术研究2014年8月第4期2电子束轨迹控制原理制，从而满足

7、空间受限位置的特殊修饰和处理需要。高速运动的电子在聚焦透镜的作用下汇聚成高3电子束轨迹控制模拟仿真能电子束，对电子束的运动轨迹进行控制实际上就是对电子运动轨迹的控制。当高速运动的电子沿一定角麦克斯韦方程、高斯定律和安培环路定律是进行度进入磁场时，必然会受到洛伦兹力的作用，并发生静磁场计算的基本定律，所有磁路计算和模拟都是以偏转。图1所示为电子垂直入射到长度为l的均匀磁上述方程和定律为基础开展的。场后的运动情况。3.1计算模型磁场结构采用如图2所示的带铁轭和极头的双向二极磁铁结构，利用Opera-3D电磁场有限元计算软件建立物理模型，在X、