КАТОДНЫЙ УЗЕЛ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ПУШКИ Советский патент 1995 года по МПК H01J1/20 

Изобретение относится к электронно-лучевой сварке, а именно к конструкции катодных узлов электронно-лучевых сварочных пушек.

Цель изобретения повышение качества cварных швов, снижение энергозатрат за счет равномерного распределения плотности электронов по сечению потока электронов.

Для этого в катодном узле электронно-лучевой пушки, содержащем корпус, катод, токоподвод и нагревательный диск между торцевой поверхностью нагревательного диска и катодом установлена прокладка из фольги металла V В группы Периодической системы элементов с выполненными на ней зигованными выступами и диаметром, меньшим диаметра нагревательного диска не более чем на две толщины материала прокладки.

На чертеже приведена схема катодного узла.

Катодный узел состоит из корпуса 1 с установленным в нем катодом 2, графитовым электродом 3, между которыми установлен нагревательный диск 4, диаметр которого равен диаметру катода 2, причем диск 4, выполнен высотой, обеспечивающей его электросопротивление, в 5-10 раз превышающее электросопротивление катода 2. На торцевой поверхности нагревательного диска 4 установлена прокладка 5 из фольги металла V В группы Периодической системы элементов с выполненными на ней зигованными выступами и диаметром, меньшим диаметра нагревательного диска 4 на две толщины материала прокладки 5. Зигованные выступы имеют коническую форму. Расположение выступов по площади прокладки равномерное, с шагом равным диаметру основания выступа.

Выбор материала прокладки обусловлен его удовлетворительной формоустойчивостью в интервале рабочих температур катода 2 (1800-2000^оС). Диаметр прокладки 5 выбирается меньшим диаметра нагревательного диска 4 для того, чтобы исключить возможность контакта прокладки 5 и корпуса 1.

Большее уменьшение диаметра прокладки приведет к тому, что периферийные зоны катода будут разогреты недостаточно, что скажется на плотности потока электронов.

Прокладка с выступами располагается таким образом, чтобы вершина каждого конуса была обращена к катоду. Уменьшение суммарной площади контакта в контактном переходе "катод-выступ", приводит к уменьшению мощности рассеивания, снижению энергозатрат, а сэкономленная мощность, концентрируясь в контактном переходе "катод-выступ", повышает температуру катода.

Таким образом, повышение температуры катода происходит равномерно, по всей площади катода, обуславливая, тем самым, равномерное распределение плотности тока с катода, а следовательно, увеличивается плотность потока электронов.

Катодный узел электронно-лучевой пушки работает следующим образом. В корпус 1 катодного узла устанавливается катод 2 из гексаборида лантана (на В₆). Между нагревательным диском 4, выполненным, например из карбида кремния, устанавливают прокладку 5, например, из танталовой фольги, с выполненными на ней зигованными выступами конической формы.

После монтажа цепи нагрева катода 2 и поджима графитового электрода 3 производят нагрев путем пропускания тока до рабочей температуры катода из гексаборида лантана (1800-2000^оС).

Выдержка при данной температуре в течение 2-х минут обеспечивает равномерный разогрев катода 2.

Прокладка 5 с выполненными на ней зигованными выступами конической формы позволяет равномерно разогреть катод 2 по всей его площади за счет гарантированного контактного сопротивления в переходе "катод-выступ". При этом энергозатраты уменьшаются на 20-25% За счет гарантированной равномерности нагрева происходит снижение хроматической аберрации, т.е. повышение плотности тока с единицы площади катода.

Это существенно увеличивает проплавляющую способность электронно-лучевой пушки, все это приводит к улучшению качества сварных соединений, повышает ресурс работы катодного узла в целом в 3 раза.

Использование: для повышения плотности тока электронно-лучевых пушек с единицы площади катода при сварке, пайке, облучении. Сущность изобретения: металлическая прокладка с зигованными выступами, повышающая плотность тока, размещается в соответствии с формулой изобретения. Размеры прокладки, величина и шаг зигованных выступов подобраны экспериментально, такими, чтобы обеспечить наибольшую эффективность нагрева катода. 1 ил.

1. КАТОДНЫЙ УЗЕЛ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ПУШКИ, содержащий катод торцевого типа из гексаборида лантана, нагревательный диск, зажатую между ними металлическую прокладку, графитовый токоподвод, отличающийся тем, что, с целью снижения мощности накала за счет улучшения равномерности распределения температуры по поверхности катода, прокладка выполнена из металла V B группы с зигованными выступами конической формы и имеет диаметр не более чем на две толщины материала прокладки меньше диаметра нагревательного диска. 2. Узел по п.1, отличающийся тем, что зигованные выступы расположены с шагом, равным диаметру основания выступа.