Development of a Power Supply Source for the Technological Electron-beam Gun Control Electrode
DOI:
https://doi.org/10.24160/1993-6982-2019-1-86-92Keywords:
electron-beam installation, electric voltage modulator, pulse modulation, EBF3-technologyAbstract
The article deals with developing the model of a power supply voltage modulator for the electron-beam gun control electrode within the framework of the project aimed at elaborating scientific and technical fundamentals of controlling the electron beam additive form shaping process. Generally, this technology involves the use of high-power electron beams for sequentially fusing materials in the form of a metal wire. The electron beam electric current is controlled by applying the beam impulse on the fused metal wire. Despite the fact that active efforts are being taken by Russian and foreign companies for developing the technology, clear criteria for choosing the electron beam pulsed modulation parameters have not been determined and depend on the material being processed.
The current technical solutions used for energizing the gun’s electron beam and controlling its power are briefly described. The electron beam current pulse modulation system is analyzed with a view to determine the electric voltage modulator optimum parameters and operating modes. A modulator model has been developed and proposed, using which it is possible to evaluate the impulse voltage parameters, to estimate the transients at the front and trailing edges of the modulator output voltage pulses with different duty cycles, and to select the proper components. The electrical circuit of the power supply voltage modulator for the electron-beam gun control electrode was simulated using the NI Multisim 11.0 simulation package.
References
2. Каблов Е.Н. Аддитивные технологии — доминанта национальной технологической инициативы // Интеллект и технологии. 2015. № 2. (11). С. 52—55.
3. Назаренко О.К. Схемотехника управления током сварочного пучка электронов. Киев: Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины, 2013.
4. Ольшанская Т.В., Саломатова Е.С. Обзор современных способов управления электронным лучом при электронно-лучевой сварке // Вестник ПНИПУ. Серия «Машиностроение и материаловедение». 2016. Т. 18. № 4. С. 169—187.
5. Щербаков А.В. Современные принципы построения источников питания электронно-лучевых сварочных установок // Электротехника. 2012. № 4. С. 28—34.
6. Назаренко О.К., Истомин Е.И., Локшин В.Е. Электронно-лучевая сварка. Харьков: Машиностроение, 1985.
7. Чвертко А.И., Назаренко О.К., Святский А.М., Некрасов А.И. Оборудование для электронно-лучевой сварки. Киев: Наукова думка, 1973.
8. Машиностроение. Т. IV-6. Оборудование для сварки. М.: Машиностроение, 1999.
9. Щербаков А.В. Энергетические и технологические процессы импульсного регулирования тока электронного пучка в установках прецизионной сварки // Электричество. 2012. № 3. С. 56—62.
10. Kautz D.D., Olson D.L., Burgardt P., Edwards G.R. A Characterization of Pulsed Electron Beam Welding Parameters // Welding J. Research Suppl. 1991. V. 70. No. 4. Pр. 100—150.
---
Для цитирования: Вахмянин Н.М., Щербаков А.В., Гапонова Д.А. Разработка источника питания управляющего электрода технологической электронной пушки // Вестник МЭИ. 2019. № 1. С. 86—92. DOI: 10.24160/1993-6982-2019-1-86-92.
---
Работа выполнена при поддержке: Работа выполнена в ФГБОУ ВО НИУ «МЭИ» при поддержке Российского научного фонда (проект № 17-79-20015)
#
1. Zlenko M.A., Nagaytsev M.V., Dovbysh V.M. Additivnye Tekhnologii v Mashinostroenii. M.: GNTS RF FGUP «NAMI», 2015. (in Russian).
2. Kablov E.N. Additivnye Tekhnologii — Dominanta Natsional'noy Tekhnologicheskoy Initsiativy. Intellekt i Tekhnologii. 2015;2. (11):52—55. (in Russian).
3. Nazarenko O.K. Skhemotekhnika Upravleniya Tokom Svarochnogo Puchka Elektronov. Kiev: Institut Elektrosvarki im. E.O. Patona NAN Ukrainy, 2013. (in Russian).
4. Ol'shanskaya T.V., Salomatova E.S. Obzor Sovremennykh Sposobov Upravleniya Elektronnym Luchom pri Elektronno-luchevoy Svarke. Vestnik PNIPU. Seriya «Mashinostroenie i Materialovedenie». 2016;18;4: 169—187. (in Russian).
5. Shcherbakov A.V. Sovremennye Printsipy Postroeniya Istochnikov Pitaniya Elektronno-luchevykh Svarochnykh Ustanovok. Elektrotekhnika. 2012;4:28—34. (in Russian).
6. Nazarenko O.K., Istomin E.I., Lokshin V.E. Elektronno-luchevaya Svarka. Khar'kov: Mashinostroenie, 1985. (in Russian).
7. Chvertko A.I., Nazarenko O.K., Svyatskiy A.M., Nekrasov A.I. Oborudovanie dlya Elektronno-luchevoy Svarki. Kiev: Naukova Dumka, 1973. (in Russian).
8. Mashinostroenie. T. IV-6. Oborudovanie dlya Svarki. M.: Mashinostroenie, 1999. (in Russian).
9. Shcherbakov A.V. Energeticheskie i Tekhnologicheskie Protsessy Impul'snogo Regulirovaniya Toka Elektronnogo Puchka v Ustanovkakh Pretsizionnoy Svarki. Elektrichestvo. 2012;3:56—62. (in Russian).
10. Kautz D.D., Olson D.L., Burgardt P., Edwards G.R. A Characterization of Pulsed Electron Beam Welding Parameters. Welding J. Research Suppl. 1991;70;4:100—150.
---
For citation: Vakhmyanin N.М., Shcherbakov А.V., Gaponova D.А. Development of a Power Supply Source for the Technological Electron-beam Gun Control Electrode. MPEI Vestnik. 2019;1:86—92. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2019-1-86-92.
---
The work is executed at support: The work was carried out in FSBEI HL NRU «MPEI» with the support of the Foundation Russian Science Foundation (grants No. 17-79-20015)
