top of page

In ELEKTRONSTRAALMASJERING (EBM) ons het hoëspoed-elektrone wat gekonsentreer word in 'n hitte-stuk wat na die werk gerig word. EBM is dus 'n soort HIGH-ENERGY-BEAM MACHINING tegniek. Elektronstraalbewerking (EBM) kan gebruik word vir baie akkurate sny of boor van 'n verskeidenheid metale. Oppervlakafwerking is beter en kerfwydte is smaller in vergelyking met ander termiese snyprosesse. Die elektronstrale in EBM-masjineringstoerusting word in 'n elektronstraalgeweer gegenereer. Die toepassings van elektronstraalbewerking is soortgelyk aan dié van laserstraalbewerking, behalwe dat EBM 'n goeie vakuum vereis. Hierdie twee prosesse word dus as elektro-opties-termiese prosesse geklassifiseer. Die werkstuk wat met EBM-proses gemasjineer moet word, is onder die elektronstraal geleë en word onder vakuum gehou. Die elektronstraalgewere in ons EBM-masjiene word ook voorsien van beligtingstelsels en teleskope vir belyning van die straal met die werkstuk. Werkstuk is op 'n CNC-tafel gemonteer sodat gate van enige vorm gemasjineer kan word deur die CNC-beheer en balkafbuigingsfunksie van die geweer te gebruik. Om die vinnige verdamping van die materiaal te bereik, moet die vlakdigtheid van die krag in die balk so hoog as moontlik wees. Waardes tot 10exp7 W/mm2 kan bereik word op die plek van impak. Die elektrone dra hul kinetiese energie oor na hitte in 'n baie klein area, en die materiaal wat deur die bundel geraak word, word binne 'n baie kort tyd verdamp. Die gesmelte materiaal aan die bokant van die voorkant word uit die snysone verdryf deur die hoë dampdruk by die onderste dele. EBM-toerusting word soortgelyk aan elektronstraal-sweismasjiene gebou. Elektronstraalmasjiene gebruik gewoonlik spannings in die reeks van 50 tot 200 kV om elektrone tot ongeveer 50 tot 80% van die spoed van lig (200 000 km/s) te versnel. Magnetiese lense wie se funksie op Lorentz-kragte gebaseer is, word gebruik om die elektronstraal na die oppervlak van die werkstuk te fokus. Met die hulp van 'n rekenaar posisioneer die elektromagnetiese defleksiestelsel die balk soos nodig sodat gate van enige vorm geboor kan word. Met ander woorde, die magnetiese lense in elektron-straal-bewerkingstoerusting vorm die straal en verminder die divergensie. Aan die ander kant laat openinge net die konvergente elektrone deur en vang die divergerende lae-energie-elektrone van die rande af. Die diafragma en die magnetiese lense in EBM-masjiene verbeter dus die kwaliteit van die elektronstraal. Die geweer in EBM word in gepulseerde modus gebruik. Gate kan in dun velle geboor word met 'n enkele puls. Vir dikker plate is egter veelvuldige pulse nodig. Omskakelingspulsduur van so laag as 50 mikrosekondes tot so lank as 15 millisekondes word gewoonlik gebruik. Om elektronbotsings met lugmolekules te verminder wat verstrooiing tot gevolg het en kontaminasie tot 'n minimum te beperk, word vakuum in EBM gebruik. Vakuum is moeilik en duur om te vervaardig. Veral die verkryging van goeie vakuum binne groot volumes en kamers is baie veeleisend. Daarom is EBM die beste geskik vir klein onderdele wat in redelike kompakte vakuumkamers pas. Die vlak van vakuum binne die EBM se geweer is in die orde van 10EXP(-4) tot 10EXP(-6) Torr. Die interaksie van die elektronstraal met die werkstuk produseer X-strale wat gesondheidsgevaar inhou, en daarom moet goed opgeleide personeel EBM-toerusting gebruik. Oor die algemeen word EBM-Masjinering gebruik vir die sny van gate so klein as 0,001 duim (0,025 millimeter) in deursnee en gleuwe so nou as 0,001 duim in materiale tot 0,250 duim (6,25 millimeter) dik. Kenmerkende lengte is die deursnee waaroor die balk aktief is. Elektronstraal in EBM kan 'n kenmerkende lengte van tientalle mikrons tot mm hê, afhangende van die mate van fokusering van die straal. Oor die algemeen word die hoë-energie gefokusde elektronstraal gemaak om op die werkstuk te val met 'n kolgrootte van 10 – 100 mikron. EBM kan gate met deursnee in die reeks van 100 mikron tot 2 mm verskaf met 'n diepte tot 15 mm, dit wil sê met 'n diepte/deursnee-verhouding van ongeveer 10. In die geval van gedefokusde elektronstrale, sal drywingsdigthede so laag as 1 daal Watt/mm2. In die geval van gefokusde strale kan die drywingsdigthede egter tot tientalle kW/mm2 verhoog word. As 'n vergelyking kan laserstrale oor 'n kolgrootte van 10 – 100 mikron gefokus word met 'n drywingsdigtheid so hoog as 1 MW/mm2. Elektriese ontlading verskaf tipies die hoogste kragdigthede met kleiner kolgroottes. Straalstroom is direk verwant aan die aantal elektrone wat in die straal beskikbaar is. Straalstroom in elektronstraalbewerking kan so laag as 200 mikroampere tot 1 ampere wees. Die verhoging van die EBM se straalstroom en/of pulsduur verhoog direk die energie per puls. Ons gebruik hoë-energie pulse van meer as 100 J/puls om groter gate op dikker plate te bewerk. Onder normale omstandighede bied EBM-bewerking ons die voordeel van braamvrye produkte. Die prosesparameters wat die bewerkingseienskappe in elektronstraalbewerking direk beïnvloed, is:

 

• Versnellingsspanning

 

• Straalstroom

 

• Polsduur

 

• Energie per pols

 

• Krag per puls

 

• Lensstroom

 

• Kolgrootte

 

• Kragdigtheid

 

Sommige fancy strukture kan ook verkry word deur gebruik te maak van elektronstraalbewerking. Gate kan langs die diepte taps of vatvormig wees. Deur die balk onder die oppervlak te fokus, kan omgekeerde taps verkry word. 'n Wye reeks materiale soos staal, vlekvrye staal, titanium en nikkel super-legerings, aluminium, plastiek, keramiek kan gemasjineer word met behulp van e-balk-bewerking. Daar kan termiese skade aan EBM geassosieer word. Die hitte-geaffekteerde sone is egter smal as gevolg van kort polsduur in EBM. Die hitte-geaffekteerde sones is oor die algemeen ongeveer 20 tot 30 mikron. Sommige materiale soos aluminium en titanium allooie word makliker gemasjineer in vergelyking met staal. Verder behels EBM-bewerking nie snykragte op die werkstukke nie. Dit maak die bewerking van brose en bros materiale deur EBM moontlik sonder enige noemenswaardige klem of hegting soos die geval is in meganiese bewerkingstegnieke. Gate kan ook teen baie vlak hoeke soos 20 tot 30 grade geboor word.

 

 

 

Die voordele van elektronstraalbewerking: EBM bied baie hoë boortempo's wanneer klein gaatjies met 'n hoë aspekverhouding geboor word. EBM kan byna enige materiaal masjien ongeag sy meganiese eienskappe. Geen meganiese snykragte is betrokke nie, dus is werkklem-, vashou- en bevestigingskoste ignoreerbaar, en brose/bros materiale kan sonder probleme verwerk word. Hitte-geaffekteerde sones in EBM is klein as gevolg van kort pulse. EBM is in staat om enige vorm van gate met akkuraatheid te verskaf deur elektromagnetiese spoele te gebruik om elektronstrale en die CNC-tafel af te buig.

 

 

 

Die nadele van elektronstraalbewerking: Toerusting is duur en die bedryf en instandhouding van vakuumstelsels vereis gespesialiseerde tegnici. EBM vereis aansienlike vakuumpomp-af-periodes om die vereiste lae druk te bereik. Selfs al is die hitte-geaffekteerde sone klein in EBM, vind die hervormde laagvorming gereeld plaas. Ons jarelange ondervinding en kundigheid help ons om voordeel te trek uit hierdie waardevolle toerusting in ons vervaardigingsomgewing.

bottom of page