Design, construction and preliminary results of a pulsed electron beam facility for surface modification of materials

Design, construction and preliminary results of a pulsed electron beam facility for surface modification of materials

 

The object of the pulsed Electron beam designed in this work is to modify the surface layer of metals by melting through uniform adiabatic heating in the order of a few microseconds. With a maximum diameter of the beam 70 mm, current densities of as high as 30 A/cm2, and power density on the surface of the material being 100 joule/cm2 is sufficient to melt 80 micron deep of steel with an area of 50 cm2. The energy of the pulse is stored in a capacitor bank of about 100 kV and 5 kJ. It is shown, that if the change of inductance of the circuit is equal to the inductance of the pulse source maximum energy can be delivered to the surface. A load lock is constructed so to cover more surface areas than 50 cm2.

 

Целта на проектирания в тази работа импулсен електронен лъч, е промяна на повърхностния слой на метали чрез топене чрез равномерно адиабатно нагряване от порядъка на няколко микросекунди. С максимален диаметър на лъча 70 mm, плътност на тока по-висока от 30 A/cm2 и плътност на мощността на повърхността на материала, който е 100 J/cm2 са достатъчни, за да се стопи стомана на дълбочина 80 микрона с площ 50 cm2 . Енергията на пулса се съхранява в кондензатор от около 100 кV и 5 kJ. Показано е,че ако промяната на индуктивността на веригата е равна на индуктивността на импулсния източник може да бъде доставена максимална енергия на повърхността. Конструирано е заключване на натоварването така, че да покрие повече от 50 cm2 площ.

 

Download PDF full text