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Dans USINAGE PAR FAISCEAU D'ÉLECTRONS (EBM) , nous avons des électrons à grande vitesse concentrés dans un faisceau étroit qui sont dirigés vers la pièce, créant de la chaleur et vaporisant le matériau. Ainsi EBM est une sorte de HIGH-ENERGY-BEAM MACHINING technique. L'usinage par faisceau d'électrons (EBM) peut être utilisé pour la coupe ou l'alésage très précis d'une variété de métaux. La finition de surface est meilleure et la largeur de saignée est plus étroite par rapport aux autres procédés de coupe thermique. Les faisceaux d'électrons dans les équipements EBM-Machining sont générés dans un canon à faisceaux d'électrons. Les applications de l'usinage par faisceau d'électrons sont similaires à celles de l'usinage par faisceau laser, sauf que l'EBM nécessite un bon vide. Ainsi, ces deux processus sont classés dans les processus électro-optiques-thermiques. La pièce à usiner avec le procédé EBM se trouve sous le faisceau d'électrons et est maintenue sous vide. Les canons à faisceau d'électrons de nos machines EBM sont également équipés de systèmes d'éclairage et de télescopes pour l'alignement du faisceau avec la pièce. La pièce est montée sur une table CNC afin que des trous de n'importe quelle forme puissent être usinés à l'aide de la commande CNC et de la fonctionnalité de déviation du faisceau du pistolet. Pour obtenir l'évaporation rapide du matériau, la densité planaire de la puissance dans le faisceau doit être aussi élevée que possible. Des valeurs jusqu'à 10exp7 W/mm2 peuvent être atteintes au point d'impact. Les électrons transfèrent leur énergie cinétique en chaleur dans une très petite zone, et la matière impactée par le faisceau s'évapore en très peu de temps. La matière fondue au sommet du front, est expulsée de la zone de coupe par la haute pression de vapeur au niveau des parties inférieures. L'équipement EBM est construit de la même manière que les machines de soudage par faisceau d'électrons. Les machines à faisceaux d'électrons utilisent généralement des tensions de l'ordre de 50 à 200 kV pour accélérer les électrons à environ 50 à 80 % de la vitesse de la lumière (200 000 km/s). Des lentilles magnétiques dont la fonction est basée sur les forces de Lorentz sont utilisées pour focaliser le faisceau d'électrons sur la surface de la pièce. À l'aide d'un ordinateur, le système de déviation électromagnétique positionne le faisceau selon les besoins afin que des trous de n'importe quelle forme puissent être percés. En d'autres termes, les lentilles magnétiques des équipements d'usinage par faisceau d'électrons façonnent le faisceau et réduisent la divergence. Les ouvertures, quant à elles, ne laissent passer que les électrons convergents et capturent les électrons divergents de faible énergie des franges. L'ouverture et les lentilles magnétiques des EBM-Machines améliorent ainsi la qualité du faisceau d'électrons. Le pistolet en EBM est utilisé en mode pulsé. Des trous peuvent être percés dans des tôles minces à l'aide d'une seule impulsion. Cependant, pour des plaques plus épaisses, plusieurs impulsions seraient nécessaires. Des durées d'impulsion de commutation aussi faibles que 50 microsecondes à aussi longues que 15 millisecondes sont généralement utilisées. Pour minimiser les collisions d'électrons avec les molécules d'air entraînant une diffusion et maintenir la contamination au minimum, le vide est utilisé dans l'EBM. Le vide est difficile et coûteux à produire. En particulier, l'obtention d'un bon vide dans de grands volumes et chambres est très exigeante. Par conséquent, l'EBM est le mieux adapté aux petites pièces qui s'intègrent dans des chambres à vide compactes de taille raisonnable. Le niveau de vide dans le pistolet de l'EBM est de l'ordre de 10EXP(-4) à 10EXP(-6) Torr. L'interaction du faisceau d'électrons avec la pièce à usiner produit des rayons X qui présentent un risque pour la santé. Par conséquent, un personnel bien formé doit utiliser l'équipement EBM. De manière générale, EBM-Machining est utilisé pour couper des trous aussi petits que 0,001 pouce (0,025 millimètre) de diamètre et des fentes aussi étroites que 0,001 pouce dans des matériaux jusqu'à 0,250 pouce (6,25 millimètres) d'épaisseur. La longueur caractéristique est le diamètre sur lequel le faisceau est actif. Le faisceau d'électrons dans l'EBM peut avoir une longueur caractéristique de dizaines de microns à mm en fonction du degré de focalisation du faisceau. Généralement, le faisceau d'électrons focalisé à haute énergie est conçu pour frapper la pièce avec une taille de spot de 10 à 100 microns. L'EBM peut fournir des trous de diamètres compris entre 100 microns et 2 mm avec une profondeur allant jusqu'à 15 mm, c'est-à-dire avec un rapport profondeur/diamètre d'environ 10. Dans le cas de faisceaux d'électrons défocalisés, les densités de puissance chuteraient jusqu'à 1 Watt/mm2. Cependant, dans le cas de faisceaux focalisés, les densités de puissance pourraient être augmentées jusqu'à des dizaines de kW/mm2. À titre de comparaison, les faisceaux laser peuvent être focalisés sur une taille de spot de 10 à 100 microns avec une densité de puissance aussi élevée que 1 MW/mm2. La décharge électrique fournit généralement les densités de puissance les plus élevées avec des tailles de point plus petites. Le courant du faisceau est directement lié au nombre d'électrons disponibles dans le faisceau. Le courant de faisceau dans l'usinage par faisceau d'électrons peut être aussi faible que 200 microampères à 1 ampère. L'augmentation du courant de faisceau et/ou de la durée d'impulsion de l'EBM augmente directement l'énergie par impulsion. Nous utilisons des impulsions à haute énergie dépassant 100 J/impulsion pour usiner des trous plus grands sur des plaques plus épaisses. Dans des conditions normales, l'usinage EBM nous offre l'avantage de produits sans bavures. Les paramètres de processus affectant directement les caractéristiques d'usinage dans l'usinage par faisceau d'électrons sont :

 

• Tension d'accélération

 

• Courant de faisceau

 

• Durée de pouls

 

• Énergie par impulsion

 

• Puissance par impulsion

 

• Courant de lentille

 

• Taille du spot

 

• La densité de puissance

 

Certaines structures fantaisistes peuvent également être obtenues à l'aide de l'usinage par faisceau d'électrons. Les trous peuvent être effilés le long de la profondeur ou en forme de tonneau. En focalisant le faisceau sous la surface, des effilements inverses peuvent être obtenus. Une large gamme de matériaux tels que l'acier, l'acier inoxydable, les superalliages de titane et de nickel, l'aluminium, les plastiques, la céramique peuvent être usinés à l'aide de l'usinage par faisceau d'électrons. Il pourrait y avoir des dommages thermiques associés à l'EBM. Cependant, la zone affectée par la chaleur est étroite en raison des courtes durées d'impulsion dans l'EBM. Les zones affectées thermiquement sont généralement de l'ordre de 20 à 30 microns. Certains matériaux tels que les alliages d'aluminium et de titane sont plus facilement usinés que l'acier. De plus, l'usinage EBM n'implique pas d'efforts de coupe sur les pièces à usiner. Cela permet l'usinage de matériaux fragiles et cassants par EBM sans aucun serrage ou accrochage important comme c'est le cas dans les techniques d'usinage mécanique. Les trous peuvent également être percés à des angles très faibles comme 20 à 30 degrés.

 

 

 

Les avantages de l'usinage par faisceau d'électrons : L'EBM permet des taux de perçage très élevés lorsque de petits trous avec un rapport d'aspect élevé sont percés. EBM peut usiner presque tous les matériaux, quelles que soient leurs propriétés mécaniques. Aucune force de coupe mécanique n'est impliquée, ainsi les coûts de serrage, de maintien et de fixation sont négligeables, et les matériaux fragiles/cassants peuvent être traités sans problème. Les zones affectées par la chaleur dans l'EBM sont petites en raison des impulsions courtes. EBM est capable de fournir n'importe quelle forme de trous avec précision en utilisant des bobines électromagnétiques pour dévier les faisceaux d'électrons et la table CNC.

 

 

 

Les inconvénients de l'usinage par faisceau d'électrons : l'équipement est coûteux et le fonctionnement et l'entretien des systèmes de vide nécessitent des techniciens spécialisés. L'EBM nécessite d'importantes périodes d'arrêt de la pompe à vide pour atteindre les basses pressions requises. Même si la zone affectée par la chaleur est petite dans l'EBM, la formation de la couche de refonte se produit fréquemment. Nos nombreuses années d'expérience et de savoir-faire nous aident à tirer parti de cet équipement précieux dans notre environnement de fabrication.

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