CC BY
105
УДК 621.791.72.01
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ АППАРАТУРА ЭЛА 30/15. ОСОБЕННОСТИ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
С. А. Чебурашкин1, О. В. Булатникова Научный руководитель - Н. В. Успенский
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: 1 ringer111@mail.ru
Рассмотрены особенности и основные характеристики электронно-лучевой аппаратуры ЭЛА 30/15 Ключевые характеристики и преимущества энергокомплекса.
Ключевые слова: энергокомплекс ЭЛА 30/15, электронно-лучевая сварка, сварные соединения.
ELECTRONIC-IMAGING APPARATUS ELA 30/15. FEATURES AND KEY FEATURES
S. A. Cheburashkin1, O. V. Bulatnikova Scientific Supervisor - N. V. Uspenskiy
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: 1 ringer111@mail.ru
This article describes the features and basic characteristics of the electron beam apparatus ELA 30/15 Key features and benefits of the energy complex
Keywords: The energy complex ELA 30/15, electron beam welding, welded joints.
Важнейшей частью установки ЭЛС, которая рассматривается в статье, является электроннолучевая аппаратура ЭЛА 30/15, разработанная и внедрённая на заводе «Красмаш», которая включает в себя высоковольтный кабель, (КВ); высоковольтный источник питания инверторного типа; электронно-лучевая пушка КТС413. Источник питания инверторного типа, предназначен для питания термокатодной электронно-лучевой пушки косвенного накала, используемой для сварки, термообработки, пайки, поверхностной обработки материалов, а также для проведения научных исследований (см. таблицу).
Основные параметры и характеристики источника питания
Наименование параметра Значение
Напряжение питающей сети, В 380/220, 50Гц
Потребляемая мощность, не более, кВт 17
Режим работы непрерывный
Максимальная мощность, кВт 15
Ускоряющее напряжение (стабилизированное), кВ 30
Ток луча, мА 500
Ток накала, А 0-12
Напряжение на управляющем электроде (Венельте), кВ 0-5
Фокусировка и отклонение луча электромагнитные
Ток фокусировки, мА 0-1000
Нестабильность тока фокусировки, не более, % 0,5
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2016. Том 1
Структурная схема источника питания приведена на рисунке. ИВН обеспечивает стабилизированное напряжение до 30 кВ, с током до 0,5 А. БФП обеспечивает все остальные напряжения, необходимые для работы электронной пушки. Электронная пушка подключается к БФП при помощи высоковольтного и низковольтного кабелей. На БФП подается высоковольтное напряжение от ИВН. Управление работой ИВН и БФП осуществляется через управляющий компьютер [1].
Структурная схема источника питания. Источник высокого напряжения
Источник высокого напряжения служит для преобразования напряжения сети в высоковольтное напряжение. Обеспечивает плавное регулирование в широком диапазоне высоковольтного (ускоряющего) напряжения, его стабилизацию в заданных пределах, ограничение тока электронного пучка при пробое межэлектродного промежутка в сварочной пушке и безопасность в работе.
В состав схема источника высокого напряжения входят:
- устройство ограничения тока и контроля;
- инвертор напряжения;
- устройство управления;
- высоковольтный масляный бак.
При включении ИВН устройство ограничения тока и контроля ограничивает зарядный пусковой ток входных конденсаторов ограничивающим резистором, после восстановления переходных процессов схема контроля шунтирует ограничивающий резистор, тем самым, исключая его из штатной схемы работы ИВН. Для выпрямления тока в ИВН используется мостовая схема. Полученное постоянное напряжение преобразуется инвертором в переменное напряжение с частотой 50 кГц. Коммутацию силовых транзисторов инвертора осуществляет гальванически развязанная схема управления.
ИВН обеспечивает плавную регулировку ускоряющего напряжения и тока, для этих целей в источнике применены регуляторы по напряжению и по току входящие в устройство управления и выполнены на операционных усилителях [2].
Любое изменение напряжения на электронно-лучевой пушке, обусловленное колебаниями напряжения питающей сети или тока нагрузки, вызывает изменение напряжения на измерительной цепочке и, следовательно, на входе элемента сравнения входящего в регулятор. Рабочее напряжение формируется в высоковольтном масляном баке, где размещены высоковольтный трансформатор и блок выпрямителей. Источник обеспечивает высокую стабильность выходных параметров, так как даже небольшие изменения ускоряющего напряжения приводят к получению различной глубины проплавления и удельной мощности луча.
Электронно-лучевая пушка КСТ413 предназначена для генерации электронного луча и управления им во время сварки. Пушка состоит из: катодной части; прожектора (катодного узла); кабельного ввода; анодной части; лучепровода; фокусирующей катушки; отклоняющих катушек; коллектора вторичных электронов. На электроны, излученные эмиттером в катодном узле, действуют электромагнитные силы, направленные вдоль оси катодного узла. Разгон электронов и направление их движения задается анодом, рассеивание электронов предотвращает электростатическая фокусировка
пучка электронов. Расстояние от венельта до эмиттера 2.6, а до анода 9 мм. После прохождения электронов через анод электроны приобретают форму луча. Расходящийся после отверстия анода луч, разогнанный до огромной скорости, попадает в зону фокусирующей катушки. В дальнейшем движение луча управляется магнитными силами, направленными поперек оси пушки (фокусирующую и отклоняющие катушки). Фокусирующая катушка (линза) сжимает луч до минимальных размеров примерно до 1 мм в диаметре. Своим воздействием линза управляет концентрацией луча на поверхности мишени (сварной детали), устанавливается необходимая удельная мощность пятна нагрева, в соответствии с те технологией[3].
При необходимости рабочий луч может преломляться (отклонятся) на 7° по осям х и у, а также по заданной программе луч может описывать различные траектории движения: круг, полукруг, овал и массу других кривых растровых траекторий.
Библиографические ссылки
1. Руководство по эксплуатации. Электронно-лучевая аппаратура ЭЛА 30/15 с источником питания инверторного типа, 2015г. Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т..
2. Шилов Г. А., Акопьянц К. С., Касаткин О. Г. Влияние частоты и диаметра круговой развертки электронного луча на проплавление металла при ЭЛС / Автоматическая сварка. 1983. № 8. С.25-28.
3. Серегин Ю. Н., Лаптенок В. Д., Успенский Н. В., Ниткин В. П. Экспериментальные исследования по оптимизации технологии электронно-лучевой сварки алюминиевых сплавов // Технологии и оборудование ЭЛС - 2011 : докл. С.-Петерб. междунар. науч.-техн. конф. (24-26 мая 2011 г.). СПб. : Изд-во Политех. ун-та, 2011. 314 с.
© Чебурашкин С. А., Булатникова О. В., 2016
