电子束表面热处理装置及工作原理

电子束表面热处理装置如图5-40所示。该装置主要包括电子枪、高压油箱、聚焦系统、扫描系统、工作室、真空系统、监控系统七个部分。

电子枪是一个严格密封的真空器件，其灯丝为发射电子源，灯丝与阳极间施加数万伏的电压，对电子进行加速。在阴极与阳极之间，还有一个栅控极，栅极与阴极之间加负偏压，其最大值可达1500V，用以控制电子束流的大小。灯丝发射出的电子束流通过电磁聚焦线圈（电磁透镜），将电子束聚焦成不同尺寸的束斑，进入工作室，轰击工件表面，使其加热。

图5-40 电子束表面热处理装置

1—工作台 2—加工室 3—电磁透镜 4—阳极 5—栅极 6—灯丝 7—电源 8、11—真空泵 9—电子束 10—偏转线圈 12—工件

电子束表面热处理设备的工作室有高真空、低真空和常压三种类型。高真空工作室工作压力保持在1.33×10^-4～1.33×10^-1Pa，可与电子枪共用一套真空系统，加速电压范围一般为15～175kV，电子束在工作室的最大传输距离高达1000mm，调节范围宽，电子散射小，功率密度高，可用大束斑对工件进行处理（可达20mm×20mm）。低真空工作室工作压力为13.3～1.33Pa，灯丝发射的电子束聚焦后通过特殊设计的气阻喷管进入低真空室，其加速电压范围为40～150kV，最大传输距离小于700mm，电子束有一定散射，束斑尺寸相对减小，这是电子束表面改性设备用得较多的系统。常压工作室处于非真空状态，电子束通过一组存在压差的喷管引入大气中，其加速电压为150～175kV，电子束散射严重，到工件的最大距离不超过25mm，但这种工作室结构简单，操作方便。(www.xing528.com)

近年来，强流脉冲电子束技术开始用于材料表面改性，为电子束表面热处理技术真正走向工业应用开辟了良好的前景。这些强流脉冲电子束设备可以产生大面积（可达30mm²）、强束流（可达10kA）、脉冲方式可调（3～6μs）、低能（≤35kV）的电子束，同时具有操作简单、性能稳定、工艺使用范围广等优点。图5-41所示为俄罗斯生产的一款强流脉冲电子束装置。

图5-41 强流脉冲电子束装置

1—阴极 2—火花源 3—工作靶 4—真空室 5—罗戈夫斯基线圈 6—脉冲高压发生器 7—支架 8—电控柜 9—脉冲触发器 10—高压电容 11、12—手动真空阀 13、14—机械泵 15—电磁阀门 16—扩散泵 17—氮气