桑兴华 许海鹰 杨波

摘要：电子束熔丝增材制造技术适用于大中型金属构件的高效整体化成形，针对目前用于熔丝增材制造的电子枪存在的诸多缺点，设计了一种环形束斑冷阴极电子枪，建立了三维模型，对束源关键部件结构尺寸进行模拟仿真，当阴极弧面半径100 mm，阳极倾角40°时束流品质最优;根据模拟仿真结果加工制造了电子枪，经测试，其耐压可达-22 kV，最大束流可达1 250 mA;选用直径2 mm的TC4焊丝在加速电压-20 kV、束流210 mA、工作台移动速度310 mm/s、送丝速度30 mm/s下进行熔丝实验，获得了良好的表面成形质量。

关键词：电子束熔丝增材制造;环形束斑;冷阴极电子枪;钛合金

0    前言

增材制造是一种通过逐层增加材料，直接参照CAD模型生成近净成形结构的快速制造技术[1-6]，在航空航天、微纳制造、生物医学工程等领域应用前景广阔[7]。电子束熔丝成形技术[8-10]具有成形速度快、材料利用率高和保护效果好等特点，适用于大中型金属构件的高效整体化成形。电子束熔丝增材制造技术作为一类先进的增材制造技术得到了国内外研究者的广泛关注。TAMINGER[11]等人开发了一套成形效率可达2 500 cm3/h的电子束熔丝增材制造装备。WANG [12]等人研究了电子束束流对异种金属熔丝的影响，指出其影响机制主要为熔深。Dmytro[13-14]等人开发了一种新型电子束熔丝增材制造装置，提高了成形精度和效率。中国航空制造技术研究院高能束流发生器实验室团队[15-16]研究了用于多丝送进以及同轴送粉的电子束增材制造装置。……