动态束源和电磁参数下高压电子枪聚焦特性

作     者：李胜波 宋野 邱宇帆 符升平 SHUTIN Denis 常家玮 白凤民 LI Shengbo;SONG Ye;QIU Yufan;FU Shengping;SHUTIN Denis;CHANG Jiawei;BAI Fengmin

作者机构：厦门理工学院机械与汽车工程学院厦门361024 集美大学海洋装备与机械工程学院厦门361021 奥廖尔国立大学机械电子及机器人系奥廖尔俄罗斯302026 河北志成束源科技有限公司廊坊065399 

出 版 物：《中国机械工程》 (China Mechanical Engineering)

年 卷 期：2023年第34卷第15期

页      面：1789-1796页

核心收录：

学科分类：0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 0811[工学-控制科学与工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主　　题：电子枪 束源参数 聚焦特性 焊缝深宽比 束斑直径 

摘      要：以国产ZD-VEBW系列高压电子枪为研究对象,通过理论分析电子枪轴上电位与束腰和束斑直径之间的映射关系以及带电粒子经过聚焦线圈时的运动轨迹,借助于CST仿真平台,构建了电子枪仿真模型。仿真得到了电子束束斑直径在不同静电聚焦结构参数下的变化规律,依据此规律设计了不同孔径的偏压杯、阳极,构建了电子束焊接试验平台;动态调整阴阳极距离和束源参数,进行了电子束焊接的单参数以及正交试验的研究。结果表明:阴阳极距离的增加会导致束斑直径增加,偏压杯孔径的增加会导致束斑直径的减小,阳极孔径对束斑直径的影响存在最优参数,聚焦电流的增加会导致束斑直径的减小;阴阳极距离取28.40 mm、偏压杯孔径取6.00 mm、阳极孔径取10.00 mm时,能够显著提高试验型号设备同功率下电子束焊缝的深宽比,有效提高国产化ZD-VEBW系列高压电子枪的焊接性能,验证了理论和仿真分析的正确性。