Mecanitzat EBM i mecanitzat amb feix d'electrons

A ELECTRON-BEAM MACHINING (EBM) tenim electrons d'alta velocitat concentrats en un feix estret, creant el vapor i el treball dirigit cap al material. Així, EBM és una mena de High-ENERGY-BEAM MACHINING technique. El mecanitzat per feix d'electrons (EBM) es pot utilitzar per tallar o perforar amb molta precisió una varietat de metalls. L'acabat superficial és millor i l'amplada del tall és més estreta en comparació amb altres processos de tall tèrmic. Els feixos d'electrons dels equips EBM-Machining es generen en un canó de raigs d'electrons. Les aplicacions del mecanitzat amb feix d'electrons són similars a les del mecanitzat amb feix làser, excepte que l'EBM requereix un bon buit. Així, aquests dos processos es classifiquen com a processos electro-òptic-tèrmics. La peça a mecanitzar amb procés EBM es troba sota el feix d'electrons i es manté al buit. Els canons de feix d'electrons de les nostres màquines EBM també estan equipats amb sistemes d'il·luminació i telescopis per alinear el feix amb la peça de treball. La peça de treball es munta en una taula CNC de manera que es puguin mecanitzar forats de qualsevol forma mitjançant el control CNC i la funcionalitat de desviació del feix de la pistola. Per aconseguir la ràpida evaporació del material, la densitat plana de la potència a la biga ha de ser la més alta possible. Es poden aconseguir valors de fins a 10exp7 W/mm2 al punt de l'impacte. Els electrons transfereixen la seva energia cinètica en calor en una àrea molt petita, i el material impactat pel feix s'evapora en molt poc temps. El material fos a la part superior del front, és expulsat de la zona de tall per l'alta pressió de vapor a les parts inferiors. L'equip EBM es construeix de manera similar a les màquines de soldadura per feix d'electrons. Les màquines de feix d'electrons solen utilitzar tensions en el rang de 50 a 200 kV per accelerar els electrons fins al 50% al 80% de la velocitat de la llum (200.000 km/s). Les lents magnètiques la funció de les quals es basa en les forces de Lorentz s'utilitzen per enfocar el feix d'electrons a la superfície de la peça de treball. Amb l'ajuda d'un ordinador, el sistema de deflexió electromagnètica posiciona el feix segons sigui necessari perquè es puguin perforar forats de qualsevol forma. En altres paraules, les lents magnètiques dels equips de mecanitzat amb feix d'electrons donen forma al feix i redueixen la divergència. D'altra banda, les obertures permeten que només passin els electrons convergents i capturen els electrons divergents de baixa energia de les franges. L'obertura i les lents magnètiques de les màquines EBM milloren així la qualitat del feix d'electrons. La pistola en EBM s'utilitza en mode polsat. Els forats es poden perforar en làmines fines amb un sol pols. Tanmateix, per a plaques més gruixudes, es necessitarien múltiples polsos. En general, s'utilitzen durades de pols de commutació de tan baix com 50 microsegons fins a 15 mil·lisegons. Per minimitzar les col·lisions d'electrons amb molècules d'aire que donen lloc a la dispersió i mantenir la contaminació al mínim, s'utilitza el buit a l'EBM. El buit és difícil i car de produir. Sobretot obtenir un bon buit dins de grans volums i cambres és molt exigent. Per tant, EBM és el més adequat per a peces petites que s'adapten a cambres de buit compactes de mida raonable. El nivell de buit dins de la pistola de l'EBM és de l'ordre de 10EXP(-4) a 10EXP(-6) Torr. La interacció del feix d'electrons amb la peça de treball produeix raigs X que suposen un perill per a la salut i, per tant, personal ben format hauria d'utilitzar l'equip EBM. En termes generals, EBM-Machining s'utilitza per tallar forats de fins a 0,001 polzades (0,025 mil·límetres) de diàmetre i ranures tan estretes com 0,001 polzades en materials de fins a 0,250 polzades (6,25 mil·límetres) de gruix. La longitud característica és el diàmetre sobre el qual està actiu el feix. El feix d'electrons en EBM pot tenir una longitud característica de desenes de micres a mm depenent del grau d'enfocament del feix. En general, el feix d'electrons enfocat d'alta energia es fa per incidir en la peça de treball amb una mida de punt de 10 a 100 micres. L'EBM pot proporcionar forats de diàmetres en el rang de 100 micres a 2 mm amb una profunditat de fins a 15 mm, és a dir, amb una relació profunditat/diàmetre d'uns 10. En cas de feixos d'electrons desenfocats, les densitats de potència baixarien fins a 1. Watt/mm2. Tanmateix, en el cas de feixos enfocats, les densitats de potència es podrien augmentar fins a desenes de kW/mm2. Com a comparació, els raigs làser es poden enfocar en una mida de punt de 10 a 100 micres amb una densitat de potència tan alta com 1 MW/mm2. La descàrrega elèctrica normalment proporciona les densitats de potència més altes amb mides de punts més petites. El corrent del feix està directament relacionat amb el nombre d'electrons disponibles al feix. El corrent del feix en Electron-Beam-Machining pot ser tan baix com 200 microamperes a 1 ampere. Augmentar el corrent del feix de l'EBM i/o la durada del pols augmenta directament l'energia per pols. Utilitzem polsos d'alta energia superiors a 100 J/pols per mecanitzar forats més grans en plaques més gruixudes. En condicions normals, el mecanitzat EBM ens ofereix l'avantatge de productes sense rebaves. Els paràmetres de procés que afecten directament les característiques de mecanitzat en Electron-Beam-Machining són:

 

• Tensió d'acceleració

 

• Corrent del feix

 

• Durada del pols

 

• Energia per pols

 

• Potència per pols

 

• Corrent de la lent

 

• Mida del punt

 

• Densitat de potència

 

Algunes estructures fantàstiques també es poden obtenir mitjançant Electron-Beam-Machining. Els forats es poden estrenar al llarg de la profunditat o en forma de barril. En enfocar el feix per sota de la superfície, es poden obtenir conicitats inverses. Es pot mecanitzar una àmplia gamma de materials com acer, acer inoxidable, titani i superaliatges de níquel, alumini, plàstics i ceràmica mitjançant mecanitzat per bigues electrònics. Pot haver-hi danys tèrmics associats a EBM. Tanmateix, la zona afectada per la calor és estreta a causa de la durada curta del pols a l'EBM. Les zones afectades per la calor són generalment d'entre 20 i 30 micres. Alguns materials com els aliatges d'alumini i titani es mecanitzen més fàcilment en comparació amb l'acer. A més, el mecanitzat EBM no implica forces de tall sobre les peces de treball. Això permet mecanitzar materials fràgils i trencadissos mitjançant EBM sense cap subjecció o fixació significativa, com és el cas de les tècniques de mecanitzat mecànic. Els forats també es poden perforar en angles molt poc profunds, com ara entre 20 i 30 graus.

 

 

 

Els avantatges del mecanitzat amb feix d'electrons: EBM proporciona velocitats de perforació molt elevades quan es foren forats petits amb una relació d'aspecte elevada. EBM pot mecanitzar gairebé qualsevol material independentment de les seves propietats mecàniques. No hi ha cap força de tall mecànica, per tant, els costos de subjecció, subjecció i fixació són ignorables, i els materials fràgils/fràgils es poden processar sense problemes. Les zones afectades per la calor a l'EBM són petites a causa dels polsos curts. EBM és capaç de proporcionar qualsevol forma de forats amb precisió mitjançant l'ús de bobines electromagnètiques per desviar els feixos d'electrons i la taula CNC.

 

 

 

Els desavantatges del mecanitzat amb feix d'electrons: l'equip és car i el funcionament i el manteniment dels sistemes de buit requereix tècnics especialitzats. L'EBM requereix períodes significatius de bombeig de buit per aconseguir les baixes pressions requerides. Tot i que la zona afectada per la calor és petita a l'EBM, la formació de la capa refosa es produeix amb freqüència. Els nostres molts anys d'experiència i coneixements ens ajuden a aprofitar aquest valuós equip en el nostre entorn de fabricació.