电子束焊接用电子枪聚焦系统数值模拟研究
关键词 电子束焊接 电子枪 聚焦 数值模拟
毕业设计说明书（毕业论文）外文摘要
Title Numerical simulation of focusing system of electron gun for electron beam welding
Abstract
The article simulate the focusing system of electron gun for electron beam welding , mainly use the Particle Studio software of CST to simulate the emission and the focusing of electron gun . We become more familiar with the principle of the focusing of electron gun. The simulation analyzes the impact of the size of bias changes on the electron beam size and how the relative position and the temperature of the cathode affect this law. Mainly analyze the influence of the current size of the focusing coil in the focusing effect to obtaining a better focus the parameters of the coil. It verify the reciprocal of the focal length of the square of the current size of the linear relationship between the conclusion, which is consistent with the facts. By using simulation software to simulate the focusing system of electron gun for electron beam welding, further research can better the research of electron beam welding, optimizing its structure and obtain optimal parameters to improve the beam quality to improve the quality of welding. Numerical simulation greatly reduces the cost and time-consuming of experiments.It has high reference value for future research .
Keywords Electron beam welding Electron gun Focusing system Numerical Simulation
目 次
1 绪论 1
2 电子束焊接 3
2.1 电子束焊接方法 3
2.2.电子束焊接用电子枪 5
2.3 电子束流焦点及焊接用电子枪聚焦系统 7
3 焊接用电子枪建模 10
3.1 热阴极 11
3.2 聚束极（偏压杯） 13
3.3 阳极 14
3.4 线圈 16
4 结果及分析 18
4.1 束流控制 18
4.2 聚焦系统研究 22
结论 26
致谢 27
参考文献 28
1 绪论
真空电子束加工已经在许多工业部门中得到应用，甚至不可或缺，电子束打在工件上，聚焦电子束的冲击能量变成热能，这样足够高的电压和电子束电流就能熔化或者蒸发汽化材料[1]。用这种方法，不同类型的材料都可以焊接，即便是那些被认为不适合焊接的复合材料也能够焊接。此外，非常快的磁偏转使我们能够使用密集的电子束进行显微机械加工。我们可以在材料上任意切割或者钻出其他工业方法难以加工的小孔。
近年来，随着航天、航空等尖端工业的发展，具有特殊性能材料的焊接问题被不断提出，如各种高强钢、多种超高强钢、高强不锈钢、特种耐热耐腐蚀钢、特种合金以及金属间化合物、难熔金属、复合材料及异种材料焊接问题。与其他熔焊对比可知，电子束焊技术具有功率密度大、焊接区变形小、深宽比大、能耗低、易于控制以便实现控制自动化等优点，在航空、航天以及其它军用、民用制造业中得到了高度重视及应用发展[2]。但是，在电子束焊中为了提高焊缝质量，就必须考虑电子束焊接的影响因素。电子束焊接的影响因素包括焊接参数、 物理参数和几何参数，尤其是焊接参数与电子束焊接过程的熔池行为和焊缝质量关系密切。电子束焊接主要的焊接参数包括加速电压、焊接速度、束流强度、电子束焦点位置和品质、被焊区域的真空度等[3]。由此可见，电子束流焦点对束流品质及焊接质量的影响较大。因此，研究电子束焊机的电子枪的电磁聚焦技术问题具有重要意义。
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