[发明专利]电子束焊机一枪多束焊接控制装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子束焊接设备，具体涉及一种电子束焊机一枪多束焊接控制装置及其方法。

背景技术

电子束焊接是一个局部快速加热到高温，并随后快速冷却的过程。随着热源的移动，整个工件的温度随时间和空间急剧变化，材料的热物理性能也随温度剧烈变化，同时还存在熔化和相变时的潜热现象。在电子束焊接生产中，不可避免地产生焊接残余应力和变形。焊接残余应力和变形不但可能引起热裂纹、冷裂纹、脆性断裂等缺陷，而且在一定条件下将影响结构的承载能力，如强度、刚度和受压稳定性等，除此以外还将影响到结构的加工精度和尺寸稳定性，从而影响结构质量和使用性能。

电子束一枪多束焊接技术是通过磁场的控制使电子束在不同的位置快速移动，由于移动的频率很高而产生多束的效果，从而对材料或结构进行处理和加工。通过磁场灵活控制不同位置电子束之间的能量分布，动态调节焊接过程的温度场，控制焊接的拉应变或者压应变，实现焊接应力和变形的动态控制，能降低其残余应力，防止焊接过程中的热裂倾向，提高焊接质量和性能等。

目前电子束一枪多束焊接技术电子束在不同的位置间快速移动是不断束的，其间会留下一条扫描痕迹，对精密工件的焊接不利，有必要加以改进。发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电子束焊机一枪多束焊接控制装置及其方法，电子束在不同的位置间快速移动，其间不会留下多余的扫描痕迹。

为解决上述问题，本发明是通过以下方案实现的：

一种电子束焊机一枪多束焊接控制装置，主要由中央控制器、偏扫驱动电源、偏扫绕组、光纤驱动电源、光纤、电子束流控制单元、第一电子束流取样电阻和第二电子束流取样电阻组成；其中

中央控制器的电子束流取样信号输入端连接第二电子束流取样电阻、2路电子束偏转电流取样信号输入端连接偏扫驱动电源；中央控制器的电子束流给定信号输出端连接光纤驱动电源、2路电子束偏转电流给定信号输出端连接偏扫驱动电源；

偏扫驱动电源由x和y两路相同的电路构成，这2路电路的输出端分别连接偏扫绕组的x和y绕组中的其中一组；

偏扫绕组由两组结构相同、且在同一平面呈90°分布的x和y绕组构成；偏扫绕组位于电子枪的聚焦绕组和工件之间；

光纤驱动电源的输出端经光纤与电子束流控制单元相连；

电子束流控制单元的输入端连接第一电子束流取样电阻，电子束流控制单元的输出负极接至电子枪的聚束极，电子束流控制单元的输出正极接至电子枪的阴极；

第一电子束流取样电阻的一端与电子束流控制单元相接，另一端与电子枪的加速电源的负极相接；

第二电子束流取样电阻的一端与电子枪的加速电源的正极相接，另一端接地。

上述方案中，所述偏扫驱动电源的x和y路电路各包括运算放大器IC1，N型功率管T1，P型功率管T2，二极管D1和D2，电阻R1～R5，电容C1，以及第一整流滤波电路ZL1；其中

第一整流滤波电路ZL1的输入端连接外部输入的两组交流电；第一整流滤波电路ZL1的输出公共端与偏扫绕组的一端相接，正极输出端接至N型功率管T1的集电极，负极输出端接至P型功率管T2的集电极；

运算放大器IC1的工作电源+V1、-V1由外部电路提供；运算放大器IC1的同相输入端经电阻R1接地，且运算放大器IC1的同相输入端连接中央控制器的一路偏转电流波形给定信号输出端；运算放大器IC1的反相输入端经电阻R2接地；运算放大器IC1的输出端经电阻R3接至N型功率管T1和P型功率管T2的基极；

N型功率管T1和P型功率管T2的发射极接在一起后连接至电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地、并与偏扫绕组的另一端相接；电阻R4上输出的偏扫绕组励磁电流I_d的取样电压信号U_d一路送入接中央控制器，另一路经电阻R5送入运算放大器IC1的反相输入端；电容C1的两端分别接在运算放大器IC1的反相输入端和输出端上；二极管D1的阴极与N型功率管T1的集电极相接，二极管D1的阳极与N型功率管T1的发射极相接；二极管D2的阳极与P型功率管T2的集电极相接，二极管D2的阴极与P型功率管T2的发射极相接。

上述方案中，所述光纤驱动电源包括运算放大器IC2和IC3，N型三极管T3和T4，电光转换二极管D3和D4，电位器VR1，电阻R6～R16，以及电容C3和C4；光纤驱动电源的工作电源+V1、-V1由外部电路提供；其中