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电子束熔丝增材制造大功率电子枪研制

电焊机 2024年第1期54卷 35-43页

作者：桑兴华许海鹰杨波彭勇中国航空制造技术研究院高能束流发生器实验室北京100024 南京理工大学材料科学与工程学院江苏南京210094

根据电子束熔丝增材制造需求,结合理论计算,利用三维造型软件设计了电子枪结构包括阴极组件、栅极、阳极、聚焦线圈、扫描线圈;利用模拟仿真软件对电子枪结构进行优化,最终得到优化后的电子枪栅极球面直径14 mm、阳极孔径3.5 mm、阳极倾... 详细信息

根据电子束熔丝增材制造需求,结合理论计算,利用三维造型软件设计了电子枪结构包括阴极组件、栅极、阳极、聚焦线圈、扫描线圈;利用模拟仿真软件对电子枪结构进行优化,最终得到优化后的电子枪栅极球面直径14 mm、阳极孔径3.5 mm、阳极倾角140°、阴阳极距离10 mm、聚焦线圈匝数1 800匝、磁轭间隙30 mm、线圈内径60 mm、外径150 mm;设计了电子枪聚焦及偏转扫描驱动电路,带载测试聚焦电流最大值可达1.49 A,偏转扫描最大电流可达±1.06 A,扫描频率达2 kHz;对电子枪性能进行测试,最高耐压达到-75 kV,功率达到30 kW,TC4的熔丝增材成形效率达到5.16 kg/h。研制的电子枪结构轻便、束流品质好、成形效率高,适合于用作真空室内动枪。

关键词：电子束增材制造模拟仿真大功率电子枪成形效率

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高压脉冲电子束的控制及其对焊缝形貌影响

北京航空航天大学学报 2011年第8期37卷 1044-1048页

作者：许海鹰余伟左从进北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室北京100024

研制出一台150 kV/30 kW高压脉冲电子束焊机,介绍了控制脉冲束流产生的偏压脉冲电源拓扑电路结构及脉冲束流频率、占空比、束流基值、束流峰值的调节控制技术.在0～1 kHz频率范围内,该电源可输出最大幅值200 mA的脉冲电子束束流,且工艺... 详细信息

研制出一台150 kV/30 kW高压脉冲电子束焊机,介绍了控制脉冲束流产生的偏压脉冲电源拓扑电路结构及脉冲束流频率、占空比、束流基值、束流峰值的调节控制技术.在0～1 kHz频率范围内,该电源可输出最大幅值200 mA的脉冲电子束束流,且工艺参数调节方便.分别采用脉冲束流与连续束流电子束工艺焊接了1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢,对不同工艺的焊缝形貌进行了对比分析.与连续束流电子束焊接工艺相比,采用脉冲电子束焊接工艺的焊缝熔深增加,深宽比增大;对于脉冲电子束焊接工艺,占空比给定时,随着束流频率增加,焊接缺陷减少.试验结果表明:脉冲束流频率、占空比是影响焊缝成形的关键工艺参数;脉冲调制方式控制偏压是获得高压脉冲电子束的理想控制技术之一.

关键词：高压脉冲电子束偏压脉冲焊缝形貌

高温钛合金Ti-55与Ti-60电子束焊接头力学性能

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焊接学报 2011年第4期32卷 103-106,118页

作者：左从进李晋炜余伟许海鹰北京航空制造工程研究所高能束流加工技术国家级重点实验室北京100024

通过研究异种材料高温钛合金Ti-55与Ti-60电子束对接焊接头的微观组织和拉伸力学性能以及焊后热处理对Ti-60接头高温拉伸与持久性能的影响,分析电子束焊接高温钛合金的适用性.采用所选择的电子束焊接工艺焊接高温钛合金,焊缝成形好,表... 详细信息

通过研究异种材料高温钛合金Ti-55与Ti-60电子束对接焊接头的微观组织和拉伸力学性能以及焊后热处理对Ti-60接头高温拉伸与持久性能的影响,分析电子束焊接高温钛合金的适用性.采用所选择的电子束焊接工艺焊接高温钛合金,焊缝成形好,表面缺陷少.分别进行了Ti-55,Ti-60,Ti-55+Ti-60焊接接头的室温、高温拉伸力学性能检测,并且针对高温钛合金电子束焊接接头中易出现针状α′相的现象,采用了双重热处理的工艺,改善接头性能.结果表明,电子束焊接成分相近的异种高温钛合金,焊接适用性好,焊后双重热处理方法能够有效减少焊缝中针状α′相的存在,使得高温钛合金接头的高温拉伸力学性能与持久性能显著提高.

关键词：高温钛合金电子束焊接焊接接头

0Cr18Ni9Ti超音频脉冲TIG焊接头组织与性能

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北京航空航天大学学报 2009年第2期35卷 132-136页

作者：齐铂金许海鹰张伟北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

采用研制的基于新型IGBT拓扑电路的超音频直流脉冲TIG焊电源焊接0Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢,并与常规直流TIG焊获得的接头进行对比.分别对各接头进行X-射线探伤检测,接头的抗拉强度测试,焊缝金相显微组织与拉伸断口SEM照片观察对比.试验结... 详细信息

采用研制的基于新型IGBT拓扑电路的超音频直流脉冲TIG焊电源焊接0Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢,并与常规直流TIG焊获得的接头进行对比.分别对各接头进行X-射线探伤检测,接头的抗拉强度测试,焊缝金相显微组织与拉伸断口SEM照片观察对比.试验结果分析表明:采用超音频脉冲TIG焊工艺的焊接接头,随着脉冲电流频率提高,焊缝的粗晶区变窄,晶粒逐渐细化,且焊缝中心细小等轴晶所占区域扩大;与常规直流TIG焊相比,30 kHz的超音频直流脉冲TIG焊焊缝中心晶粒更细小,接头的抗拉强度与延伸率分别得到提高.

关键词：超音频脉冲 TIG焊奥氏体不锈钢晶粒细化

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导管安装感应钎焊温度场数值模拟

焊接学报 2009年第5期30卷 73-76页

作者：张伟齐铂金许海鹰北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

针对导管安装感应钎焊的特点,建立了工件的有限元分析模型.基于电磁场和温度场顺序耦合的有限元分析方法,采用ANSYS软件对导管焊接区域的温度场进行了三维瞬态分析.结果表明,导管接头焊接区域的温度场分布不均匀,在轴向上呈中间位置高,... 详细信息

针对导管安装感应钎焊的特点,建立了工件的有限元分析模型.基于电磁场和温度场顺序耦合的有限元分析方法,采用ANSYS软件对导管焊接区域的温度场进行了三维瞬态分析.结果表明,导管接头焊接区域的温度场分布不均匀,在轴向上呈中间位置高,两边逐渐降低的分布,温度梯度较大.采用6点同步测温仪检测焊接区域的温度场,并与模拟值进行对比,表明模拟值与实测值吻合良好.研究结果可以为测温点的选取、钎焊过程控制方法的制定以及焊接缺陷形成机理的分析提供依据,并为改进工艺方法、改善温度场分布提供技术参考.

关键词：不锈钢感应钎焊温度场有限元

电子束高频扫描对TC4钛合金组织性能影响的研究（英文）

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稀有金属材料与工程 2017年第6期46卷 1457-1462页

作者：许海鹰张伟范恺付鹏飞北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室北京100024 北京航空航天大学北京100191

为了提高TC4钛合金表面硬度和改善微观组织,采用高频电子束扫描对TC4钛合金表面进行处理。为了获得良好的电子束高频扫描工艺参数,分别研究了电子束能量、聚焦电流、扫描频率等工艺参数调整时,TC4钛合金表面硬度和微观组织变化。对经过... 详细信息

为了提高TC4钛合金表面硬度和改善微观组织,采用高频电子束扫描对TC4钛合金表面进行处理。为了获得良好的电子束高频扫描工艺参数,分别研究了电子束能量、聚焦电流、扫描频率等工艺参数调整时,TC4钛合金表面硬度和微观组织变化。对经过不同工艺处理的TC4钛合金,分别检测了表面硬度、表面组织、硬化层深度、硬化层内部组织。结果表明:与未经处理的TC4母材相比,经过电子束高频扫描处理的TC4钛合金表面硬度增加了40 MPa以上;随着电子束能量增加,影响深度增大;聚焦电流在小范围内调整,可获得较高的表面硬度;处理区域的表面硬度逐渐减小,晶粒增大;其它工艺参数不变时,随着扫描次数增大,表面硬度逐渐降低,影响层的晶粒逐渐粗化。

关键词： TC4钛合金高频扫描电子束

激光冲击处理对TC4氩弧焊焊缝力学性能的影响

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稀有金属材料与工程 2012年第4期41卷 672-676页

作者：许海鹰曹子文邹世坤车志刚北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室北京100024

采用激光冲击处理(LSP)工艺对TC4钛合金钨极氩弧焊焊缝进行焊后处理,分别检测经过激光处理的焊缝及未经处理的焊缝的表面显微硬度、接头的拉伸性能、接头的疲劳寿命。结果表明:与未经LSP处理的接头相比,TC4钛合金TIG焊焊缝经过激光冲击... 详细信息

采用激光冲击处理(LSP)工艺对TC4钛合金钨极氩弧焊焊缝进行焊后处理,分别检测经过激光处理的焊缝及未经处理的焊缝的表面显微硬度、接头的拉伸性能、接头的疲劳寿命。结果表明:与未经LSP处理的接头相比,TC4钛合金TIG焊焊缝经过激光冲击强化处理后,焊缝区域表面显微硬度降低,而焊缝热影响区表面显微硬度增大;焊接接头的抗拉强度、屈服强度、断后延伸率、疲劳寿命均得到了不同程度的提高。

关键词：激光冲击处理钛合金显微硬度拉伸性能疲劳寿命

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核孔膜研究装置中的电子学线路

核电子学与探测技术 1997年第3期17卷 215-217页

作者：苏弘马晓莉许海鹰李小刚中国科学院近代物理研究所

本文提出了一个核孔膜研究实验装置，并重点介绍了我们为该实验装置设计研制的电子学线路。

关键词：核孔膜电子学线路微孔膜薄膜

150kV/30kW逆变式电子束焊接高压电源设计

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北京航空航天大学学报 2014年第11期40卷 1531-1536页

作者：张伟杜慧聪齐铂金许海鹰北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所北京100024

针对150 k V/30 k W电子束焊接高压电源高电压、大功率输出的要求,低压电路采用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)逆变隔离直流电源与逆变全桥串联的主电路拓扑,高压电路由3组升压变压器与10倍压整流电路的串联结构并联组成;设... 详细信息

针对150 k V/30 k W电子束焊接高压电源高电压、大功率输出的要求,低压电路采用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)逆变隔离直流电源与逆变全桥串联的主电路拓扑,高压电路由3组升压变压器与10倍压整流电路的串联结构并联组成;设计了高压采样电路、束流采样电路,以及双闭环控制电路.基于上述技术,实现了150 k V/30 k W高电压大功率输出.实验结果表明高压加速电源的输出线性度和束流输出线性度较好,同时高压稳定度和束流稳定度均在0.5%左右,能够满足电子束焊接的要求.

关键词：电子束焊接高压电源逆变高频变压器倍压整流