Elektronové svářečky v ÚPT: minulost a současnost

Ústav přístrojové techniky (ÚPT) byl založen v roce 1957. Velmi brzy zde byly vyvinuty a vyráběny analytické přístroje využívající elektronový svazek, zejména elektronové mikroskopy. Později byly vyvinuty i technologické aplikace elektronového svazku.

Prvním technologickým zařízením byla víceúčelová vakuová pec1, která byla vyrobena v roce 1965 pod vedením Ing. Ladislava Zobače, viz obr., s válcovou pracovní komorou čerpanou pomocí rotační a difúzní vývěvy (zkonstruované také v ÚPT). Pec umožňovala ohřev materiálu třemi různými způsoby: infračervený ohřev (molybdenový přímo žhavený koš), vysokofrekvenční indukční ohřev a ohřev elektronovým svazkem s malým výkonem (50 kV/5 mA). Zařízení umožňovalo následující technologie: vakuové pájení, vakuové přetavení a svařování elektronovým svazkem.

Obr. 1: Elektronová svářečka ES-2 vyrobená a nainstalovaná v ÚPT Obr. 2: Elektronová svářečka ES-2 vyrobená v Tesle Opočno

Poslední možnost ohřevu ve víceúčelové peci vedla k vývoji první specializované elektronové svářečky v ÚPT označené jako ES-2, viz obr. 1. Tato byla později, v letech 1969 až 1970, vyráběna v kooperaci s dalšími průmyslovými podniky, např. s bývalou Teslou Opočno – viz obr. 2. Výkon svazku byl až 1,5 kW, energie svazku byla maximálně 50 keV. Elektronika, která byla vyvinuta v ÚPT, obsahovala některé pokrokové prvky, jako pozorovací systém využívající vlastní elektronový svazek (režim elektronového rastrovacího mikroskopu) a režim oscilujícího svazku. Tato svářečka byla používána pro širokou paletu úloh, ale především pro:

• svařování vakuových komponent: potrubí, ventilů, membránových vlnovců, průchodek atd.,
• kryogenních zařízení jako částí heliových kryostatů a mnoha dalších.

Obr. 4: Elektronová svářečka SES-1 instalovaná v ÚPT společně s jejím konstruktérem Ing. Janem Dupákem, CSc. Obr. 3: Modifikovaná elektronová svářečka ES-2

V roce 1990 byla tato svářečka překonstruována, především její elektronová tryska2, elektronika, manipulátor a vakuový systém. Takto modifikovaná svářečka se středně velkou pracovní komorou je v ÚPT provozována dodnes, viz obr. 3.

Stolní elektronová svéřečka SES-1, viz obr. 4, má stejné elektronové dělo a elektroniku. Tato svářečka, která má malou vakuovou komoru s pracovním objemem okolo sedmi litrů, je určena speciálně pro svařování drobných součástí z oblasti přístrojové, vakuové a kryogenní techniky.

Obr. 5: Elektronová svářečka MEBW-60–2 Obr. 6: Prostředí PC řídícího PC programu svářečky MEBW-60/2

Nástupcem stolní elektronové svářečky SES-1 je nedávno navržená a vyrobená svářečka MEBW-60/23, viz obr. 5. Elektronová tryska, pracovní komora, manipulátor a stojan svářečky byly značně zdokonaleny a dovolují provoz až do 60 kV/2 kW. Nová elektronika, včetně vysokonapěťového zdroje, je nyní kompletně digitální. Svářečku je možné ovládat i pomocí běžného osobního počítače, viz obr. 6. Řídící program umožňuje snímání obrazu v rastrovacím režimu, svařování po libovolné křivce (“Draw-a-weld” režim), mikro-gravírování a další funkce. Tato svářečka je nyní vyráběna německou firmou FOCUS GmbH v naší licenci se zákaznickými pracovními komorami a manipulátory.

Tento článek vznikl volným překladem článku4.

1. 1. Zobač, L. - Dupák, J. - Kachlík, J. - Krejčí, Z. - Ustohal, V.  Víceúčelová vakuová pec s indukčním, elektronovým a odporovým ohřevem. Slaboproudý obzor, , roč. 28, 1965, s. 146–152.
2. 2. Dupák, J. - Vlček, I. - Zobač, M.  Electron gun for computer–controlled welding of small components. Vacuum, , 62, 2001, s. 159–164, ISSN 0042-207X.
3. 3. Vlček, I. - Zobač, M. - Dupák, L. - Dupák, J. - Kapounek, P.  Prototyp stolní elektronové svářečky MEBW–60/2. Jemná mechanika a optika, , 53, 2008, s. 27–29, ISSN 0447-6441.
4. 4. Zobač, M. - Vlček, I.  Electron Beam Welding in ISI Brno: Past and Present. Recent Trends (11th seminar), Brno: ÚPT AV ČR, 2008, s. 109–110, ISBN 978-80-254-0905-3.