Postupak zavarivanja elektronskim snopom

Electron beam welding

In this process, fusion is achieved by focusing a high-density electron beam (the red beam in the diagram below) onto the area to be fused.

Energija potrebna za zavarivanje prenosi se na radni komad pomoću elektronske zrake, oslobađa se iz elektronskog topa, koncentrira se, ubrzava na otprilike polovicu brzine svjetlosti (150 000 km/s) i usmjerava na radni komad koji treba zavariti. U slučaju dovoljne snage, dio će se lokalno otopiti i djelomično ispariti.

Nakon udarca u metal, kinetička energija elektrona velike brzine mijenja se u toplinsku energiju, uzrokujući taljenje i stapanje metala.

Elektroni se emitiraju iz volframove niti (katode) zagrijane na približno 2000°C.

Budući da bi filament brzo oksidirao na ovoj temperaturi ako bi bio izložen normalnoj atmosferi, jedinica kao i uređaji za fokusiranje i obradak stavljaju se u vakuum.

Također, budući da se snop elektrona brzo raspršuje u plinu, ovaj se proces gotovo uvijek odvija u vakuumu.

Glavna prednost vakuumskog zavarivanja je u tome što ne dolazi do oksidacije ili interakcije s kisikom ili vodikom.

Ova je funkcija idealna za zavarivanje materijala koji vrlo brzo oksidiraju kao što su volfram, molibden, titan, cirkon, koji se primjerice koriste u zrakoplovnoj industriji.

Primjene se kreću od zavarivanja tankih limova do sastavljanja dijelova debljine veće od 100 mm u jednom ciklusu. Tako je moguće zavarivati ​​gotovo cijeli spektar metala i raznih kombinacija materijala.

Princip postupka zavarivanja elektronskim snopom

Vrsta operacije	Automatski
Oprema	Generator visokog napona – pištolj elektron – Vakuumska komora, vakuumska pumpa, brtva ili uređaj za pozicioniranje cijevi
Trošak opreme	Vrlo varijabilno, 150 000 € i više

Ovaj proces koristi energiju ubrzanog elektronskog snopa. Spajanje metala postiže se prijenosom kinetičke energije u toplinu kada elektroni udare u dijelove.

Općenito, dijelovi koji se zavaruju i elektronski top smješteni su u isto kućište u kojem se održava vakuum od 10-6 Torra.

Proces zahtijeva potpunu automatizaciju jer je sve u vakuumskoj komori, zavarivanje elektronskim snopom omogućuje montažu čeličnih limova debljine od oko 1/10 do 300 milimetara, u jednom prolazu. Snaga zrake uzrokuje fuziju gotovo trenutno po cijeloj debljini.

Ovaj postupak je najprodorniji od postupaka zavarivanja, s finom geometrijom i gotovo paralelnim rubovima.

Prodor grede omogućuje postizanje uskih zavara, priprema rubova mora biti izvedena preciznom strojnom obradom.

Brzina izvođenja i mali utrošak energije znatno ograničavaju toplinski zahvaćena područja.

Characteristics of the electron beam welding process

Raspon intenziteta snopa	10 do 500 mA
napon	od 10 do 150 kV
Vlast	3 do 500 kW
Raspon debljina	0,2 do 200 mm (do 8 inča)
Vrste zglobova	sučeoni zavari
Pozicije za zavarivanje	Ograničeno vrstom opreme (obično samo ravni)
Provedba	lako, ali elementi koji se sastavljaju moraju se unijeti i isprazniti u vakuumsku komoru
Prenosivost	Ne

Dodatni materijal za zavarivanje elektronskim snopom

Žica za punjenje može se dodati, ako je potrebno, korištenjem hibridne EBW.

Osnovni materijali: Bilo koji materijal koji se može taliti pod vakuumom

Koji se materijali mogu zavarivati ​​EBW-om?

Zavarivanjem elektronskim snopom mogu se spajati materijali od tankih folija do ploča debljine 50 mm.

Posebno je prikladan za zavarivanje vatrostalnih metala kao što su volfram, molibden, kolumbij, tantal i metala koji lako oksidiraju, kao što su titan, berilij i cirkonij.

Također ima široku primjenu u spajanju različitih metala, aluminija, standardnih čelika i keramike.

Također se može koristiti za zavarivanje legiranih čelika i nehrđajućih čelika, titana, bakra, aluminijskih legura, inconela. Izvanredne heterogene veze kao što su bakar + legure nehrđajućeg čelika.

Application and use for electron beam welding

Uređaj za zavarivanje elektronskim snopom je vrlo skup, ali je njegova upotreba opravdana za kritične primjene. kao što su bimetalne oštrice za pile za rezanje metala, komponente motora zrakoplova i impeleri kompresora za dizel motore.

Automobilski sektor također je zainteresiran za ovu tehniku: minimalna distorzija je velika prednost kada je u pitanju masovna proizvodnja zupčanika mjenjača.

Elektroničke komponente također su zavarene elektronskim snopom zbog visoke preciznosti i niske toplinske energije, što pomaže u zaštiti elektronike. Na nekoliko milimetara zavara nema toplinskog utjecaja. Različiti materijali također se mogu zavarivati ​​ovom tehnikom.

Prednosti zavarivanja elektronskim snopom

Glavne prednosti postupka zavarivanja elektronskim snopom navedene su u nastavku:

• Mala potrošnja energije.
• Visoka ponovljivost zahvaljujući visokom stupnju automatizacije.
• Izvrsna kvaliteta zavara zbog ograničenog unosa topline i deformacije.
• Tanki zavari s termički uskim zahvaćenim područjima (manje od 10:1).
• Duboki zavari, više od 100 mm.
• Velika brzina zavarivanja do 250 mm/s.
• Zavarivanje dijelova debelih stijenki uz smanjene troškove.
• Njegova sposobnost izrade dubljih i užih zavara s ukupnim unosom topline koji je puno niži nego kod elektrolučnog zavarivanja.
• Dobra kontrola prodiranja zavara i drugih dimenzija zavara Varovi visoke čistoće bez oksida i nitrida.
• Uređaj za zavarivanje elektronskim snopom je vrlo skup, ali je njegova upotreba opravdana za kritične primjene.
• kao što su bimetalne oštrice za pile za rezanje metala, komponente motora zrakoplova i impeleri kompresora za dizel motore.
• U posljednje vrijeme razvijeni su nevakuumski aparati za zavarivanje elektronskim snopom, koji daju više

Disadvantages of electron beam welding

Nedostaci zavarivanja elektronskim snopom navedeni su u nastavku:

• Visoka cijena opreme.
• Potreban vakuumski uređaj.
• Ekstremna preciznost pripreme rubova za sastavljanje.
• stope proizvodnje uz niže troškove, jer za rad nije potrebna vakuumska komora i ne gubi se vrijeme na ispumpavanje za svako opterećenje. Također radna veličina nije ograničena dimenzijama komore. Međutim, tehnika bez vakuuma daje smanjenu penetraciju, a zavari nisu tako uski i ne sužavaju se kao oni napravljeni vakuumom.

Zdravlje i sigurnost

Zavarivanje elektronskim snopom koristi zračenje visokog intenziteta za stvaranje topline. Stoga, nosi značajne rizike ako se ne izvodi sa sigurnošću. Na primjer:

• Emisije X-zraka, ali ih obično apsorbiraju stijenke vakuumske komore.
• Visoki napon.
• Sigurnosni uređaji protiv zatvaranja operatera za velike komore.

Open this in UX Builder to add and edit content