[發明專利]一種用于電子束表面處理的均勻束斑方法

有效

• 申請號: 201010227796.6
• 申請日: 2010-07-16
• 公開（公告）號: CN101924005A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 張永和;何俊;于斌;張濤;王世偉
• 申請（專利權）人: 中國航天科技集團公司第五研究院第五一○研究所
• 主分類號: H01J37/304
• 分類號: H01J37/304;H01J37/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用于電子束表面處理的均勻束斑方法，其特征在于：該方法主要包括束斑波形設計、編程和工藝試驗及優化等步驟；根據電子束掃描原理和運動過程中能量分布規律設計出符合表面處理要求的均勻束斑波形，在笛卡爾坐標系對束斑波形采用最小二乘法進行曲線擬合，將擬合結果編程并存貯在計算機控制系統中，通過控制電子束表面處理的各個工藝參數進行試驗及優化，最終獲得大面積的均勻束斑方法；其具體步驟為：

1)設計適合于電子束表面處理用的大面積均勻束斑波形；

2)在笛卡爾坐標系對束斑波形進行數學擬合；

3)對擬合曲線進行編程和存貯；

4)對上述波形進行表面處理工藝試驗；

5)根據試驗結果進行參數優化；

所述步驟1)中波形設計依據電子束掃描原理；即電子槍產生的電子束在通過互相垂直的兩個電磁線圈時，受到二維磁場的洛淪茲力的作用發生偏轉，從而產生二維平面圖形；波形設計承認電子以極高的速度運動，在一定時間內，電子束掃描產生的二維平面圖形在加熱過程中造成的加熱先后可以忽略；波形設計滿足運動過程中能量分布規律；即隨著被處理工件的移動，電子束能量在垂直于運動方向的分量應該是相等的，從而保證被處理區域的受熱均勻性和一致性；

所述步驟2)中在笛卡兒坐標系下對束斑波形進行數學擬合是指利用笛卡爾坐標系下的X、Y位移分量來描述步驟1)生成的波形，根據X、Y坐標值對曲線進行擬合；數學擬合是指采用最小二乘法進行擬合；

所述步驟3)中對擬合曲線進行編程和存貯是指利用電子束焊接的數控系統進行編程，并存貯在計算機控制系統中。

2.根據權利要求1所述的一種用于電子束表面處理的均勻束斑方法，其特征在于：步驟3)中編程環境為LARA52型電子束焊機的EXA?S數控系統。

3.根據權利要求1所述的一種用于電子束表面處理的均勻束斑方法，其特征在于：步驟4)中表面處理工藝試驗是指在鈦板或其他涂層表面進行試驗；工藝試驗參數包括電子束加速電壓、工作高度、電子束電流、電子束掃描頻率、掃描速度等；工藝試驗采用正交實驗法。

4.根據權利要求1所述的一種用于電子束表面處理的均勻束斑方法，其特征在于：步驟5)中參數優化是指根據正交試驗結果分析各個參數對掃描處理結果的影響程度，并參數的取值范圍進行優化處理；參數優化還包括束斑截面大小的設計；即根據被處理工件的尺寸，該束斑的截面大小可以通過電子束聚焦線圈和x，y掃描線圈的電流進行調節，從而按照最經濟合理的方式進行表面處理，提高工作效率。