EBM મશીનિંગ અને ઇલેક્ટ્રોન બીમ મશીનિંગ

In ELECTRON-BEAM MACHINING (EBM) અમારી પાસે ઉચ્ચ-વેગ છે જે સામગ્રીને ઉષ્ણતામાન બનાવે છે જે ઇલેક્ટ્રોનને સંકેન્દ્રિત કરવા માટે કામ કરે છે. આમ EBM એ એક પ્રકારની HIGH-ENERGY-BEAM MACHINING technique છે. ઇલેક્ટ્રોન-બીમ મશીનિંગ (EBM) નો ઉપયોગ વિવિધ પ્રકારની ધાતુઓના ખૂબ જ સચોટ કટિંગ અથવા બોરિંગ માટે થઈ શકે છે. અન્ય થર્મલ-કટીંગ પ્રક્રિયાઓની તુલનામાં સપાટીની પૂર્ણાહુતિ વધુ સારી છે અને કેર્ફની પહોળાઈ સાંકડી છે. EBM-મશીનિંગ સાધનોમાં ઇલેક્ટ્રોન બીમ ઇલેક્ટ્રોન બીમ બંદૂકમાં જનરેટ થાય છે. ઈલેક્ટ્રોન-બીમ મશીનિંગની એપ્લીકેશન લેસર-બીમ મશીનિંગ જેવી જ છે, સિવાય કે EBM ને સારા વેક્યૂમની જરૂર હોય છે. આમ આ બે પ્રક્રિયાઓને ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ-થર્મલ પ્રક્રિયાઓ તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવી છે. EBM પ્રક્રિયા સાથે મશિન કરવા માટેની વર્કપીસ ઇલેક્ટ્રોન બીમની નીચે સ્થિત છે અને તેને વેક્યૂમ હેઠળ રાખવામાં આવે છે. અમારા EBM મશીનોમાં ઈલેક્ટ્રોન બીમ ગન પણ વર્કપીસ સાથે બીમના સંરેખણ માટે ઈલ્યુમિનેશન સિસ્ટમ્સ અને ટેલિસ્કોપ્સ સાથે પૂરી પાડવામાં આવે છે. વર્કપીસને CNC ટેબલ પર માઉન્ટ કરવામાં આવે છે જેથી બંદૂકની CNC નિયંત્રણ અને બીમ ડિફ્લેક્શન કાર્યક્ષમતાનો ઉપયોગ કરીને કોઈપણ આકારના છિદ્રોને મશીન કરી શકાય. સામગ્રીના ઝડપી બાષ્પીભવનને પ્રાપ્ત કરવા માટે, બીમમાં પાવરની પ્લેનર ડેન્સિટી શક્ય તેટલી ઊંચી હોવી જોઈએ. 10exp7 W/mm2 સુધીના મૂલ્યો અસરના સ્થળે પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. ઇલેક્ટ્રોન તેમની ગતિ ઊર્જાને ખૂબ જ નાના વિસ્તારમાં ગરમીમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે, અને બીમ દ્વારા પ્રભાવિત સામગ્રી ખૂબ જ ટૂંકા સમયમાં બાષ્પીભવન થાય છે. આગળની ટોચ પર પીગળેલી સામગ્રી, નીચલા ભાગોમાં ઉચ્ચ વરાળના દબાણ દ્વારા કટીંગ ઝોનમાંથી બહાર કાઢવામાં આવે છે. EBM સાધનો ઇલેક્ટ્રોન બીમ વેલ્ડીંગ મશીનની જેમ જ બાંધવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોન-બીમ મશીનો સામાન્ય રીતે 50 થી 200 kV ની રેન્જમાં વોલ્ટેજનો ઉપયોગ કરે છે જેથી ઇલેક્ટ્રોનને પ્રકાશની ગતિના લગભગ 50 થી 80% સુધી વેગ મળે (200,000 km/s). મેગ્નેટિક લેન્સ કે જેનું કાર્ય લોરેન્ટ્ઝ દળો પર આધારિત છે તેનો ઉપયોગ વર્કપીસની સપાટી પર ઇલેક્ટ્રોન બીમને કેન્દ્રિત કરવા માટે થાય છે. કોમ્પ્યુટરની મદદથી, ઈલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ડિફ્લેક્શન સિસ્ટમ બીમને જરૂરિયાત મુજબ સ્થાન આપે છે જેથી કોઈપણ આકારના છિદ્રો ડ્રિલ કરી શકાય. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, ઇલેક્ટ્રોન-બીમ-મશીનિંગ સાધનોમાં ચુંબકીય લેન્સ બીમને આકાર આપે છે અને વિચલન ઘટાડે છે. બીજી તરફ છિદ્રો માત્ર કન્વર્જન્ટ ઈલેક્ટ્રોનને જ કિનારેથી અલગ-અલગ ઓછી ઉર્જાવાળા ઈલેક્ટ્રોનને પસાર કરવા અને પકડવાની મંજૂરી આપે છે. EBM-મશીનોમાં છિદ્ર અને ચુંબકીય લેન્સ આમ ઇલેક્ટ્રોન બીમની ગુણવત્તામાં સુધારો કરે છે. EBM માં બંદૂકનો ઉપયોગ પલ્સ્ડ મોડમાં થાય છે. એક પલ્સનો ઉપયોગ કરીને પાતળા શીટ્સમાં છિદ્રો ડ્રિલ કરી શકાય છે. જો કે જાડી પ્લેટો માટે બહુવિધ કઠોળની જરૂર પડશે. સામાન્ય રીતે 50 માઈક્રોસેકન્ડ્સથી 15 મિલીસેકન્ડ્સ સુધીની પલ્સ અવધિનો ઉપયોગ થાય છે. હવાના પરમાણુઓ સાથે ઇલેક્ટ્રોનની અથડામણને ઘટાડવા માટે અને દૂષણને ન્યૂનતમ રાખવા માટે, EBM માં વેક્યૂમનો ઉપયોગ થાય છે. વેક્યૂમ ઉત્પાદન કરવું મુશ્કેલ અને ખર્ચાળ છે. ખાસ કરીને મોટા જથ્થા અને ચેમ્બરમાં સારા શૂન્યાવકાશ મેળવવી ખૂબ જ માંગ છે. તેથી EBM એ નાના ભાગો માટે સૌથી યોગ્ય છે જે વ્યાજબી કદના કોમ્પેક્ટ વેક્યૂમ ચેમ્બરમાં ફિટ થાય છે. EBM ની બંદૂકની અંદર શૂન્યાવકાશનું સ્તર 10EXP(-4) થી 10EXP(-6) ટોરના ક્રમમાં છે. વર્ક પીસ સાથે ઈલેક્ટ્રોન બીમની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા એક્સ-રે ઉત્પન્ન કરે છે જે સ્વાસ્થ્ય માટે જોખમી છે અને તેથી સારી રીતે પ્રશિક્ષિત કર્મચારીઓએ EBM સાધનોનું સંચાલન કરવું જોઈએ. સામાન્ય રીતે કહીએ તો, EBM-મશીનિંગનો ઉપયોગ 0.001 ઇંચ (0.025 મિલીમીટર) વ્યાસના નાના છિદ્રો અને 0.250 ઇંચ (6.25 મિલીમીટર) સુધીની સામગ્રીમાં 0.001 ઇંચ જેટલા સાંકડા સ્લોટ્સ કાપવા માટે થાય છે. લાક્ષણિક લંબાઈ એ વ્યાસ છે જેના પર બીમ સક્રિય છે. EBM માં ઇલેક્ટ્રોન બીમની લાક્ષણિક લંબાઈ બીમના ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવાની ડિગ્રીના આધારે દસ માઇક્રોનથી mm સુધીની હોઈ શકે છે. સામાન્ય રીતે, ઉચ્ચ-ઊર્જા કેન્દ્રિત ઇલેક્ટ્રોન બીમને 10 - 100 માઇક્રોનની સ્પોટ સાઇઝ સાથે વર્કપીસ પર ટક્કર આપવા માટે બનાવવામાં આવે છે. EBM 100 માઇક્રોનથી 2 મીમીની રેન્જમાં 15 મીમી સુધીની ઊંડાઈ સાથે, એટલે કે લગભગ 10 ની ઊંડાઈ/વ્યાસના ગુણોત્તરમાં વ્યાસના છિદ્રો પ્રદાન કરી શકે છે. ડિફોકસ્ડ ઈલેક્ટ્રોન બીમના કિસ્સામાં, પાવર ડેન્સિટી 1 જેટલી ઓછી થઈ જશે. વોટ/એમએમ2. જો કે કેન્દ્રિત બીમના કિસ્સામાં પાવર ડેન્સિટી દસ kW/mm2 સુધી વધારી શકાય છે. સરખામણી તરીકે, લેસર બીમ 1 MW/mm2 જેટલી ઊંચી પાવર ડેન્સિટી સાથે 10 - 100 માઇક્રોનના સ્પોટ સાઇઝ પર ફોકસ કરી શકાય છે. ઇલેક્ટ્રિકલ ડિસ્ચાર્જ સામાન્ય રીતે નાના સ્પોટ સાઇઝ સાથે સૌથી વધુ પાવર ડેન્સિટી પ્રદાન કરે છે. બીમ વર્તમાન બીમમાં ઉપલબ્ધ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા સાથે સીધો સંબંધિત છે. ઇલેક્ટ્રોન-બીમ-મશીનિંગમાં બીમ કરંટ 200 માઇક્રોએમ્પીયરથી 1 એમ્પીયર જેટલો ઓછો હોઇ શકે છે. EBM ના બીમ વર્તમાન અને/અથવા પલ્સ અવધિમાં વધારો કરવાથી પલ્સ દીઠ ઊર્જા સીધી વધે છે. અમે 100 J/પલ્સથી વધુની ઉચ્ચ-ઊર્જાવાળી કઠોળનો ઉપયોગ જાડી પ્લેટો પર મોટા છિદ્રોને મશીન કરવા માટે કરીએ છીએ. સામાન્ય સ્થિતિમાં, EBM-મશીનિંગ અમને બર-મુક્ત ઉત્પાદનોનો લાભ આપે છે. ઇલેક્ટ્રોન-બીમ-મશીનિંગમાં મશીનિંગ લાક્ષણિકતાઓને સીધી અસર કરતા પ્રક્રિયા પરિમાણો છે:

 

• પ્રવેગક વોલ્ટેજ

 

• બીમ કરંટ

 

• પલ્સ અવધિ

 

• પલ્સ દીઠ ઊર્જા

 

• પલ્સ દીઠ પાવર

 

• લેન્સ વર્તમાન

 

• સ્પોટ માપ

 

• પાવર ઘનતા

 

ઇલેક્ટ્રોન-બીમ-મશીનિંગનો ઉપયોગ કરીને કેટલાક ફેન્સી સ્ટ્રક્ચર્સ પણ મેળવી શકાય છે. છિદ્રો ઊંડાઈ અથવા બેરલ આકાર સાથે tapered કરી શકાય છે. સપાટીની નીચે બીમ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરીને, રિવર્સ ટેપર્સ મેળવી શકાય છે. સ્ટીલ, સ્ટેનલેસ સ્ટીલ, ટાઇટેનિયમ અને નિકલ સુપર-એલોય, એલ્યુમિનિયમ, પ્લાસ્ટિક, સિરામિક્સ જેવી સામગ્રીની વિશાળ શ્રેણી ઇ-બીમ-મશીનિંગનો ઉપયોગ કરીને મશીનિંગ કરી શકાય છે. EBM સાથે સંકળાયેલ થર્મલ નુકસાન હોઈ શકે છે. જો કે, EBM માં ટૂંકા પલ્સ અવધિને કારણે ગરમીથી અસરગ્રસ્ત વિસ્તાર સાંકડો છે. ગરમીથી પ્રભાવિત ઝોન સામાન્ય રીતે 20 થી 30 માઇક્રોન આસપાસ હોય છે. કેટલીક સામગ્રી જેમ કે એલ્યુમિનિયમ અને ટાઇટેનિયમ એલોય સ્ટીલની સરખામણીમાં વધુ સરળતાથી મશીન કરવામાં આવે છે. વધુમાં EBM-મશીનિંગમાં કામના ટુકડાઓ પર દળો કાપવાનો સમાવેશ થતો નથી. આનાથી EBM દ્વારા નાજુક અને બરડ સામગ્રીઓનું મશીનિંગ કોઈપણ નોંધપાત્ર ક્લેમ્પિંગ અથવા જોડાણ વિના યાંત્રિક મશીનિંગ તકનીકોમાં થાય છે. છિદ્રોને 20 થી 30 ડિગ્રી જેવા છીછરા ખૂણા પર પણ ડ્રિલ કરી શકાય છે.

 

 

 

ઇલેક્ટ્રોન-બીમ-મશીનિંગના ફાયદા: જ્યારે ઉચ્ચ પાસા રેશિયોવાળા નાના છિદ્રો ડ્રિલ કરવામાં આવે છે ત્યારે EBM ખૂબ ઊંચા ડ્રિલિંગ દરો પ્રદાન કરે છે. EBM તેના યાંત્રિક ગુણધર્મોને ધ્યાનમાં લીધા વિના લગભગ કોઈપણ સામગ્રીને મશીન કરી શકે છે. કોઈ યાંત્રિક કટીંગ ફોર્સ સામેલ નથી, આમ વર્ક ક્લેમ્પિંગ, હોલ્ડિંગ અને ફિક્સરિંગ ખર્ચ અવગણનાપાત્ર છે, અને નાજુક/બરડ સામગ્રીઓ પર સમસ્યા વિના પ્રક્રિયા કરી શકાય છે. ટૂંકા કઠોળને કારણે EBM માં ગરમીથી અસરગ્રસ્ત વિસ્તારો નાના છે. EBM ઇલેક્ટ્રોન બીમ અને CNC ટેબલને ડિફ્લેક્ટ કરવા માટે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક કોઇલનો ઉપયોગ કરીને ચોકસાઈ સાથે છિદ્રોના કોઈપણ આકાર પ્રદાન કરવામાં સક્ષમ છે.

 

 

 

ઇલેક્ટ્રોન-બીમ-મશીનિંગના ગેરફાયદા: સાધનસામગ્રી ખર્ચાળ છે અને વેક્યુમ સિસ્ટમના સંચાલન અને જાળવણી માટે વિશિષ્ટ ટેકનિશિયનની જરૂર છે. જરૂરી નીચા દબાણને પ્રાપ્ત કરવા માટે EBM ને નોંધપાત્ર વેક્યૂમ પંપ ડાઉન પીરિયડ્સની જરૂર પડે છે. EBM માં ગરમીથી અસરગ્રસ્ત વિસ્તાર નાનો હોવા છતાં, પુનઃપ્રાપ્ત સ્તરની રચના વારંવાર થાય છે. અમારો ઘણા વર્ષોનો અનુભવ અને જાણકારી અમને અમારા ઉત્પાદન વાતાવરણમાં આ મૂલ્યવાન સાધનોનો લાભ લેવામાં મદદ કરે છે.