Апрацоўка EBM і электронна-прамянёвая апрацоўка

In ЭЛЕКТРОННА-ПРАМЕННЯВАЯ АБРАБОТКА (EBM) мы маем высокахуткасныя электроны, сканцэнтраваныя ў вузкі пучок, які накіроўваецца да апрацоўкі, ствараючы цяпло і выпараючы матэрыял. Такім чынам, EBM з'яўляецца свайго роду HIGH-ENERGY-BEAM MACHINING technique. Электронна-прамянёвая апрацоўка (EBM) можа выкарыстоўвацца для вельмі дакладнай рэзкі або расточвання розных металаў. Аздабленне паверхні лепш, а шырыня пілавання меншая ў параўнанні з іншымі працэсамі тэрмічнай рэзкі. Электронныя прамяні ў абсталяванні EBM-Machining генеруюцца ў электронна-прамянёвай гармаце. Прымяненне электронна-прамянёвай апрацоўкі аналагічнае прымяненню лазерна-прамянёвай апрацоўкі, за выключэннем таго, што EBM патрабуе добрага вакууму. Такім чынам, гэтыя два працэсы класіфікуюцца як электрааптычна-тэрмічныя працэсы. Нарыхтоўка, якую трэба апрацаваць з дапамогай працэсу EBM, знаходзіцца пад электронным пучком і захоўваецца ў вакууме. Электронна-прамянёвыя гарматы ў нашых станках EBM таксама забяспечаны сістэмамі асвятлення і тэлескопамі для выраўноўвання прамяня з нарыхтоўкай. Нарыхтоўка ўсталёўваецца на стол з ЧПУ, каб можна было апрацоўваць адтуліны любой формы з дапамогай сістэмы кіравання ЧПУ і функцыі адхілення прамяня пісталета. Каб дасягнуць хуткага выпарэння матэрыялу, плоскасная шчыльнасць магутнасці ў пучку павінна быць як мага вышэй. У месцы ўдару могуць быць дасягнуты значэнні да 10exp7 Вт/мм2. Электроны перадаюць сваю кінэтычную энергію ў цяпло на вельмі невялікай плошчы, і матэрыял, на які ўздзейнічае прамень, выпараецца за вельмі кароткі час. Расплаўлены матэрыял у верхняй частцы пярэдняй часткі выцясняецца з зоны рэзкі высокім ціскам пары ў ніжніх частках. Абсталяванне EBM пабудавана аналагічна апаратам электронна-прамянёвай зваркі. Электронна-прамянёвыя машыны звычайна выкарыстоўваюць напружанне ў дыяпазоне ад 50 да 200 кВ для паскарэння электронаў прыкладна да 50-80% хуткасці святла (200 000 км/с). Магнітныя лінзы, функцыя якіх заснавана на сілах Лорэнца, выкарыстоўваюцца для факусіроўкі пучка электронаў на паверхню нарыхтоўкі. З дапамогай камп'ютэра электрамагнітная адхіляльная сістэма размяшчае прамень па меры неабходнасці, каб можна было свідраваць адтуліны любой формы. Іншымі словамі, магнітныя лінзы ў электронна-прамянёвым апрацоўчым абсталяванні фармуюць прамень і памяншаюць разыходжанне. З іншага боку, адтуліны дазваляюць праходзіць толькі канвергентным электронам і захопліваць разбежныя электроны нізкай энергіі з палос. Такім чынам, дыяфрагма і магнітныя лінзы ў машынах EBM паляпшаюць якасць электроннага пучка. Пісталет у РБМ выкарыстоўваецца ў імпульсным рэжыме. Адтуліны можна прасвідраваць у тонкіх лістах з дапамогай аднаго імпульсу. Аднак для больш тоўстых пласцін спатрэбіцца некалькі імпульсаў. Звычайна выкарыстоўваюцца пераключальныя імпульсы працягласцю ад 50 мікрасекунд да 15 мілісекунд. Каб звесці да мінімуму сутыкненні электронаў з малекуламі паветра, што прыводзіць да рассейвання, і звесці да мінімуму забруджванне, у EBM выкарыстоўваецца вакуум. Вырабляць вакуум складана і дорага. Атрыманне добрага вакууму ў вялікіх аб'ёмах і камерах вельмі патрабавальна. Таму EBM лепш за ўсё падыходзіць для невялікіх дэталяў, якія змяшчаюцца ў кампактныя вакуумныя камеры разумнага памеру. Узровень вакууму ў гармаце EBM складае ад 10EXP(-4) да 10EXP(-6) Torr. Узаемадзеянне электроннага пучка з дэталлю вырабляе рэнтгенаўскае выпраменьванне, якое ўяўляе небяспеку для здароўя, і таму добра падрыхтаваны персанал павінен працаваць з абсталяваннем EBM. Наогул кажучы, EBM-Machining выкарыстоўваецца для выразання адтулін дыяметрам 0,001 цалі (0,025 міліметра) і вузкіх прарэзаў 0,001 цалі ў матэрыялах таўшчынёй да 0,250 цалі (6,25 міліметра). Характэрная даўжыня - гэта дыяметр, на якім прамень актыўны. Электронны пучок у EBM можа мець характэрную даўжыню ад дзесяткаў мікрон да мм у залежнасці ад ступені факусіроўкі пучка. Як правіла, высокаэнергічны сфакусаваны электронны прамень уздзейнічае на нарыхтоўку з памерам плямы 10 - 100 мікрон. EBM можа ствараць дзіркі дыяметрам у дыяпазоне ад 100 мікрон да 2 мм з глыбінёй да 15 мм, г.зн. з суадносінамі глыбіні/дыяметра каля 10. У выпадку расфакусіраваных электронных пучкоў шчыльнасць магутнасці ўпала б да 1 Ват/мм2. Аднак у выпадку сфакусаваных прамянёў шчыльнасць магутнасці можа быць павялічана да дзесяткаў кВт/мм2. Для параўнання, лазерныя прамяні можна сфакусаваць на пляме памерам 10-100 мікрон з шчыльнасцю магутнасці да 1 МВт/мм2. Электрычны разрад звычайна забяспечвае найбольшую шчыльнасць магутнасці з меншымі памерамі плям. Ток пучка напрамую залежыць ад колькасці электронаў, даступных у пучку. Ток пучка пры электронна-прамянёвай апрацоўцы можа быць ад 200 мікраампер да 1 ампера. Павелічэнне току прамяня EBM і/або працягласці імпульсу непасрэдна павялічвае энергію на імпульс. Мы выкарыстоўваем высокаэнергетычныя імпульсы звыш 100 Дж/імпульс для апрацоўкі вялікіх адтулін на больш тоўстых пласцінах. У нармальных умовах EBM-апрацоўка дае нам перавагу вырабаў без задзірын. Параметры працэсу, якія непасрэдна ўплываюць на характарыстыкі апрацоўкі пры электронна-прамянёвай апрацоўцы:

 

• Напружанне паскарэння

 

• Ток пучка

 

• Працягласць імпульсу

 

• Энергія на імпульс

 

• Магутнасць на імпульс

 

• Ток лінзы

 

• Памер плямы

 

• Шчыльнасць магутнасці

 

Некаторыя мудрагелістыя структуры таксама можна атрымаць з дапамогай электронна-прамянёвай апрацоўкі. Адтуліны могуць быць звужанымі па глыбіні або мець форму бочкі. Засяродзіўшы прамень пад паверхняй, можна атрымаць зваротныя звужэнні. Шырокі спектр матэрыялаў, такіх як сталь, нержавеючая сталь, суперсплавы тытана і нікеля, алюміній, пластмаса, кераміка, могуць быць апрацаваны з дапамогай электронна-прамянёвай апрацоўкі. Магчымыя тэрмічныя пашкоджанні, звязаныя з EBM. Аднак зона цеплавога ўздзеяння з'яўляецца вузкай з-за кароткай працягласці імпульсу ў EBM. Зоны тэрмічнага ўздзеяння звычайна складаюць каля 20-30 мікрон. Некаторыя матэрыялы, такія як алюміній і тытанавыя сплавы, больш лёгка апрацоўваюцца ў параўнанні са сталлю. Акрамя таго, EBM-апрацоўка не ўключае сілы рэзання на нарыхтоўкі. Гэта дазваляе апрацоўваць далікатныя і далікатныя матэрыялы з дапамогай EBM без якіх-небудзь істотных заціскаў або мацаванняў, як гэта адбываецца ў метадах механічнай апрацоўкі. Адтуліны таксама можна прасвідраваць пад вельмі невялікімі вугламі, напрыклад, ад 20 да 30 градусаў.

 

 

 

Перавагі электронна-прамянёвай апрацоўкі: EBM забяспечвае вельмі высокую хуткасць свідравання, калі свідруюцца невялікія адтуліны з высокім суадносінамі бакоў. EBM можа апрацоўваць практычна любы матэрыял, незалежна ад яго механічных уласцівасцяў. Ніякія механічныя сілы рэзання не задзейнічаны, такім чынам, выдаткі на зацісканне, утрыманне і мацаванне не ўлічваюцца, а далікатныя/ломкія матэрыялы можна апрацоўваць без праблем. Зоны цеплавога ўздзеяння ў EBM невялікія з-за кароткіх імпульсаў. EBM здольны забяспечыць любую форму адтулін з дакладнасцю, выкарыстоўваючы электрамагнітныя шпулькі для адхілення электронных пучкоў і стол з ЧПУ.

 

 

 

Недахопы электронна-прамянёвай апрацоўкі: Абсталяванне дарагое, а эксплуатацыя і абслугоўванне вакуумных сістэм патрабуе спецыялізаваных тэхнікаў. EBM патрабуе значных перыядаў вакуумнай адпампоўкі для дасягнення неабходнага нізкага ціску. Нягледзячы на тое, што зона цеплавога ўздзеяння невялікая ў EBM, утварэнне пераробленага пласта адбываецца часта. Наш шматгадовы вопыт і ноу-хау дапамагаюць нам выкарыстоўваць перавагі гэтага каштоўнага абсталявання ў нашых вытворчых умовах.