ईबीएम मशीनिंग और इलेक्ट्रॉन बीम मशीनिंग

In ELECTRON-BEAM MACHINING (EBM) हमारे पास उच्च-वेग वाले इलेक्ट्रॉन एक संकीर्ण बीम में केंद्रित होते हैं जो काम के टुकड़े की ओर निर्देशित होते हैं, गर्मी पैदा करते हैं और सामग्री को वाष्पित करते हैं। इस प्रकार EBM एक प्रकार का HIGH-ENERGY-BEAM MACHINING technique है। इलेक्ट्रॉन-बीम मशीनिंग (ईबीएम) का उपयोग विभिन्न प्रकार की धातुओं की बहुत सटीक कटिंग या बोरिंग के लिए किया जा सकता है। सरफेस फिनिश बेहतर है और अन्य थर्मल-कटिंग प्रक्रियाओं की तुलना में केर्फ की चौड़ाई संकरी है। ईबीएम-मशीनिंग उपकरण में इलेक्ट्रॉन बीम एक इलेक्ट्रॉन बीम गन में उत्पन्न होते हैं। इलेक्ट्रॉन-बीम मशीनिंग के अनुप्रयोग लेजर-बीम मशीनिंग के समान हैं, सिवाय इसके कि ईबीएम के लिए एक अच्छे वैक्यूम की आवश्यकता होती है। इस प्रकार इन दो प्रक्रियाओं को इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल-थर्मल प्रक्रियाओं के रूप में वर्गीकृत किया गया है। ईबीएम प्रक्रिया के साथ मशीनीकृत किया जाने वाला वर्कपीस इलेक्ट्रॉन बीम के नीचे स्थित होता है और इसे वैक्यूम के तहत रखा जाता है। हमारी ईबीएम मशीनों में इलेक्ट्रॉन बीम गन को वर्कपीस के साथ बीम के संरेखण के लिए रोशनी प्रणालियों और दूरबीनों के साथ भी प्रदान किया जाता है। वर्कपीस को एक सीएनसी टेबल पर रखा गया है ताकि किसी भी आकार के छेद को सीएनसी नियंत्रण और बंदूक के बीम विक्षेपण कार्यक्षमता का उपयोग करके मशीनीकृत किया जा सके। सामग्री के तेजी से वाष्पीकरण को प्राप्त करने के लिए, बीम में शक्ति का तलीय घनत्व जितना संभव हो उतना अधिक होना चाहिए। प्रभाव के स्थान पर 10exp7 W/mm2 तक के मान प्राप्त किए जा सकते हैं। इलेक्ट्रॉन अपनी गतिज ऊर्जा को बहुत छोटे क्षेत्र में गर्मी में स्थानांतरित करते हैं, और बीम से प्रभावित सामग्री बहुत कम समय में वाष्पित हो जाती है। मोर्चे के शीर्ष पर पिघला हुआ पदार्थ, निचले हिस्सों में उच्च वाष्प दबाव द्वारा काटने वाले क्षेत्र से निष्कासित कर दिया जाता है। EBM उपकरण इलेक्ट्रॉन बीम वेल्डिंग मशीनों के समान ही बनाए जाते हैं। इलेक्ट्रॉन-बीम मशीनें आमतौर पर प्रकाश की गति (200,000 किमी / सेकंड) के लगभग 50 से 80% तक इलेक्ट्रॉनों को तेज करने के लिए 50 से 200 केवी की सीमा में वोल्टेज का उपयोग करती हैं। चुंबकीय लेंस जिसका कार्य लोरेंत्ज़ बलों पर आधारित है, का उपयोग इलेक्ट्रॉन बीम को वर्कपीस की सतह पर केंद्रित करने के लिए किया जाता है। कंप्यूटर की मदद से, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक डिफ्लेक्शन सिस्टम बीम को आवश्यकतानुसार रखता है ताकि किसी भी आकार के छेद को ड्रिल किया जा सके। दूसरे शब्दों में, इलेक्ट्रॉन-बीम-मशीनिंग उपकरण में चुंबकीय लेंस बीम को आकार देते हैं और विचलन को कम करते हैं। दूसरी ओर छिद्र केवल अभिसारी इलेक्ट्रॉनों को पारित करने और फ्रिंज से कम ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉनों को पकड़ने की अनुमति देते हैं। ईबीएम-मशीनों में एपर्चर और चुंबकीय लेंस इस प्रकार इलेक्ट्रॉन बीम की गुणवत्ता में सुधार करते हैं। EBM में गन का उपयोग स्पंदित मोड में किया जाता है। एक ही पल्स का उपयोग करके पतली चादरों में छेद किए जा सकते हैं। हालांकि मोटी प्लेटों के लिए, कई दालों की आवश्यकता होगी। आमतौर पर 50 माइक्रोसेकंड से लेकर 15 मिलीसेकंड तक की पल्स अवधि को स्विच करने का उपयोग किया जाता है। हवा के अणुओं के साथ इलेक्ट्रॉन टकराव को कम करने के लिए जिसके परिणामस्वरूप बिखराव होता है और संदूषण को न्यूनतम रखा जाता है, ईबीएम में वैक्यूम का उपयोग किया जाता है। वैक्यूम उत्पादन करना मुश्किल और महंगा है। विशेष रूप से बड़ी मात्रा में और कक्षों के भीतर अच्छा वैक्यूम प्राप्त करना बहुत मांग है। इसलिए ईबीएम छोटे भागों के लिए सबसे उपयुक्त है जो उचित आकार के कॉम्पैक्ट वैक्यूम कक्षों में फिट होते हैं। EBM की बंदूक के भीतर वैक्यूम का स्तर 10EXP(-4) से 10EXP(-6) Torr के क्रम में है। वर्कपीस के साथ इलेक्ट्रॉन बीम की परस्पर क्रिया एक्स-रे उत्पन्न करती है जो स्वास्थ्य के लिए खतरा पैदा करती है, और इसलिए अच्छी तरह से प्रशिक्षित कर्मियों को ईबीएम उपकरण संचालित करना चाहिए। सामान्यतया, ईबीएम-मशीनिंग का उपयोग 0.001 इंच (0.025 मिलीमीटर) व्यास के छोटे छेद और 0.250 इंच (6.25 मिलीमीटर) तक की सामग्री में 0.001 इंच जितना संकीर्ण स्लॉट काटने के लिए किया जाता है। विशेषता लंबाई वह व्यास है जिस पर बीम सक्रिय है। ईबीएम में इलेक्ट्रॉन बीम में बीम के फोकस की डिग्री के आधार पर दसियों माइक्रोन से मिमी तक की विशेषता लंबाई हो सकती है। आम तौर पर, उच्च-ऊर्जा केंद्रित इलेक्ट्रॉन बीम को 10 - 100 माइक्रोन के स्पॉट आकार के साथ वर्कपीस पर लगाने के लिए बनाया जाता है। ईबीएम 15 मिमी तक की गहराई के साथ 100 माइक्रोन से 2 मिमी की सीमा में व्यास के छेद प्रदान कर सकता है, यानी लगभग 10 की गहराई/व्यास अनुपात के साथ। विकेंद्रित इलेक्ट्रॉन बीम के मामले में, बिजली घनत्व 1 जितना कम होगा वाट/मिमी2. हालांकि फोकस्ड बीम के मामले में पावर डेंसिटी को दसियों kW/mm2 तक बढ़ाया जा सकता है। तुलना के रूप में, लेजर बीम को 10 - 100 माइक्रोन के स्पॉट आकार पर केंद्रित किया जा सकता है, जिसमें 1 मेगावाट / मिमी 2 जितना अधिक शक्ति घनत्व होता है। विद्युत निर्वहन आम तौर पर छोटे स्थान आकार के साथ उच्चतम शक्ति घनत्व प्रदान करता है। बीम करंट का सीधा संबंध बीम में उपलब्ध इलेक्ट्रॉनों की संख्या से होता है। इलेक्ट्रॉन-बीम-मशीनिंग में बीम करंट 200 माइक्रोएम्पियर से 1 एम्पीयर जितना कम हो सकता है। EBM के बीम करंट और/या पल्स अवधि को बढ़ाने से प्रति पल्स ऊर्जा सीधे बढ़ जाती है। हम मोटी प्लेटों पर बड़े छेद करने के लिए 100 J/पल्स से अधिक उच्च-ऊर्जा दालों का उपयोग करते हैं। सामान्य परिस्थितियों में, ईबीएम-मशीनिंग हमें गड़गड़ाहट मुक्त उत्पादों का लाभ प्रदान करती है। इलेक्ट्रॉन-बीम-मशीनिंग में मशीनिंग विशेषताओं को सीधे प्रभावित करने वाले प्रक्रिया पैरामीटर हैं:

 

• त्वरण वोल्टेज

 

• बीम करंट

 

• नाड़ी अवधि

 

• ऊर्जा प्रति पल्स

 

• पावर प्रति पल्स

 

• लेंस चालू

 

• स्थान आकार

 

• शक्ति घनत्व

 

इलेक्ट्रॉन-बीम-मशीनिंग का उपयोग करके कुछ फैंसी संरचनाएं भी प्राप्त की जा सकती हैं। छेद को गहराई या बैरल के आकार के साथ पतला किया जा सकता है। बीम को सतह के नीचे केंद्रित करके, रिवर्स टेपर प्राप्त किया जा सकता है। स्टील, स्टेनलेस स्टील, टाइटेनियम और निकल सुपर-अलॉय, एल्यूमीनियम, प्लास्टिक, सिरेमिक जैसी सामग्रियों की एक विस्तृत श्रृंखला को ई-बीम-मशीनिंग का उपयोग करके बनाया जा सकता है। ईबीएम से जुड़े थर्मल नुकसान हो सकते हैं। हालांकि, ईबीएम में कम पल्स अवधि के कारण गर्मी प्रभावित क्षेत्र संकीर्ण है। गर्मी से प्रभावित क्षेत्र आमतौर पर लगभग 20 से 30 माइक्रोन के आसपास होते हैं। कुछ सामग्री जैसे एल्यूमीनियम और टाइटेनियम मिश्र धातु स्टील की तुलना में अधिक आसानी से मशीनीकृत होते हैं। इसके अलावा ईबीएम-मशीनिंग में वर्कपीस पर कटिंग फोर्स शामिल नहीं है। यह बिना किसी महत्वपूर्ण क्लैम्पिंग या अटैचमेंट के ईबीएम द्वारा नाजुक और भंगुर सामग्री की मशीनिंग को सक्षम बनाता है जैसा कि मैकेनिकल मशीनिंग तकनीकों में होता है। छेद बहुत उथले कोणों जैसे 20 से 30 डिग्री पर भी ड्रिल किए जा सकते हैं।

 

 

 

इलेक्ट्रॉन-बीम-मशीनिंग के लाभ: जब उच्च पहलू अनुपात वाले छोटे छेद ड्रिल किए जाते हैं तो ईबीएम बहुत अधिक ड्रिलिंग दर प्रदान करता है। ईबीएम अपने यांत्रिक गुणों की परवाह किए बिना लगभग किसी भी सामग्री को मशीन कर सकता है। कोई यांत्रिक काटने बल शामिल नहीं हैं, इस प्रकार काम क्लैंपिंग, होल्डिंग और फिक्सिंग लागत अनदेखा कर रहे हैं, और नाजुक/भंगुर सामग्री को बिना किसी समस्या के संसाधित किया जा सकता है। ईबीएम में गर्मी प्रभावित क्षेत्र छोटी दालों के कारण छोटे होते हैं। EBM इलेक्ट्रॉन बीम और सीएनसी तालिका को विक्षेपित करने के लिए विद्युत चुम्बकीय कॉइल का उपयोग करके सटीकता के साथ किसी भी आकार के छेद प्रदान करने में सक्षम है।

 

 

 

इलेक्ट्रॉन-बीम-मशीनिंग के नुकसान: उपकरण महंगा है और वैक्यूम सिस्टम के संचालन और रखरखाव के लिए विशेष तकनीशियनों की आवश्यकता होती है। आवश्यक कम दबाव प्राप्त करने के लिए ईबीएम को महत्वपूर्ण वैक्यूम पंप डाउन अवधि की आवश्यकता होती है। हालांकि ईबीएम में गर्मी प्रभावित क्षेत्र छोटा है, फिर भी परत का निर्माण अक्सर होता है। हमारे कई वर्षों का अनुभव और जानकारी हमें अपने विनिर्माण वातावरण में इस मूल्यवान उपकरण का लाभ उठाने में मदद करती है।