电子束精整加工的真空系统设计与研究.pdf

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1、2010年7月机床与液压Ju1．2010第38卷第l4期MACHINETO0L&HYDRAULICSVo1．38No．14DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．14．001电子束精整加工的真空系统设计与研究胡建军，陈元芳。，许洪斌。，金铁玉，鲜杨(1．重庆大学机械工程学院，重庆400044；2．重庆理工大学材料学院，重庆400050)摘要：抽真空效率对电子束的整个加工时间起着决定性的作用。在分析系统要求的基础上，设计出真空系统原理图，制定出真空系统的工作流程，并介绍此真空系统的特点。设计出真空系统的控制原理图，制造出真空装置并进行实验。结果表

2、明该系统适用于电子束加工。关键词：电子束；真空系统；扩散泵中图分类号：THI22；TB753；TN146文献标识码：A文章编号：1001—3881(2010)14—001—2TheDesignofVacuumSystemforElectronBearnProcessHUJianjun，CHENYuanfang，XUHongbin，JINTieyu，XIANYang(1．CollegeofMechanicalEngineering，ChongqingUniversity，Chongqing400044，China；2．CollegeofMaterialScienceandE

3、ngineering，ChongqingUniversityofTechnology，Chongqing400050，China)Abstract：Vacuumizingefficiencyisvitaltoprocesstimewithelectronbeam．Theoperatingkeystoneofvacuumsystemwasde-signedbasedontheanalysisofsystemrequest．TheworkflowofthevacuumsystemwasestablishedanditscharacteristicWasintro-duced．

4、ThecontrollingcircuitofthevacuumsystemWasdesignedwhilethisvacuumdevicewasmadeanditsperformanceWastested．Theexperimentalresultsshowthatitissuitableforelectronicbeammachining．Keywords：Electronbeam；Vacuumsystem；Difusionpump近年来，利用电子束进行金属材料表面精整加工2真空系统的原理和工作流程和改性得到迅速发展。当高能量密度的射束作用到材2．1系统原理料表面时，

5、大量的能量会在短时间里沉积到材料表面真空系统的原理如图1所示，1为扩散泵，2为的薄层中，被加热层的温度迅速升高，导致局部融真空室，3为主阀，4和5分别为电阻规和电离规，6化、汽化等现象。当输入能量结束时，工件表面会急为旁通阀，7为维持阀，8为前级泵。其中，前级泵速冷却，材料表面经过这个强烈的物理、化学作用，8、旁通阀6、真空室2之间形成低真空回路；旋片将会达到很高的机械性能⋯。泵、维持阀7、扩散泵1、主阀3和真空室2之间形电子束精整的质量一方面取决于电子束源以及成高真空回路。加工工艺的优化，而从电子束的加工工艺来说，很大程度上取决于真空的环境。真空度的提高不但可l～扩散泵

6、以减少高速电子束的减速和阻尼现象，而且，抽真Ⅱ2一真空室空的效率对电子束的整个加工时间起着决定性的作3～主阀用。74-电阻规1电子束对真空系统的要求卜电离规电子束必须工作在真空环境中，为了使电子束内，：＼旁通阀的杂质微粒对真空的影响减至最小，延长阴极寿命，l：7-维持阀应尽可能地提高电子束真空室的真空度。真空系统的、I／8-～前级泵l：I(旋片泵)设计应根据电子光柱及真空室的容积，合理选配真空l!泵、阀门和设计真空管道布局，以达到最佳的抽真空效率。高“洁净”度和高真空度是电子束对真空系图1真空系统原理图统的两个基本要求。收稿日期：2009—07—30基金项目：国家自然科学

7、基金资助项目(50775229)；重庆市重点自然科学基金资助项目(2008BA3014)作者简介：胡建军(1974一)，男，副教授，博士生，主要研究方向为模具技术、材料科学与工程。电话：E—mail：hujianjun@equt．edu．ca。·2·机床与液压第38卷2．2工作流程更换零件，关闭主阀3，取出工件，安装新工件，开在电子束工作时，整个真空系统的工作流程如图启主阀3，当真空度达到要求时，开始零件的电子束2所示。加工。(3)设备关闭。当所有零件加工完毕，将关闭真空系统，首先关扩散泵1，此时旁通阀6为关闭状态，打开维持阀