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收稿：2023-04-12，
修回：2023-08-04，
纸质出版：2024-01-25
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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。
In this paper
according to the requirements of electron beam fuse additive manufacturing
combined with theoretical calculation
the structure of the gun is designed by using three-dimensional modeling software
including filament assembly
grid
anode
focusing coil and scanning coil. The simulation software is used to optimize the electron optical system of the electron gun. The results show that the diameter of the grid sphere is 14 mm
the diameter of the anode is 3.5 mm
the inclination angle of the anode is 140°
the distance between the anode and the cathode is 10 mm
the number of turns of the focusing coil is 1 800
the gap between the yoke is 30 mm
the inner diameter of the coil is 60 mm
and the outer diameter is 150 mm. The driving circuit of focusing and deflection scanning of electron gun is designed. The maximum current of focusing and deflection scanning can reach 1.49 A and ± 1.06 A respectively. When the scanning frequency is 2 kHz
the current in the coil can change rapidly. The performance of the electron gun is tested. The maximum withstand voltage reaches -75 kV
the power reaches 30 kW
and the fuse forming efficiency of TC4 reaches 5.16 kg/h. The electron gun developed in this paper has light structure and is suitable for moving gun in vacuum chamber. It also has good beam quality and high forming efficiency
which provides technical reserves for fuse forming of large metal structural parts
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