top of page

U OBRADA ELEKTRONSKIM ZRAKOM (EBM)  imamo elektrone velike brzine koncentrirane u uski snop koji je usmjeren prema radnom komadu, stvarajući toplinu i isparavajući materijal. Stoga je EBM neka vrsta HIGH-ENERGY-BEAM MACHINING tehnike. Obrada elektronskim snopom (EBM) može se koristiti za vrlo precizno rezanje ili bušenje raznih metala. Površinska obrada je bolja, a širina zareza je uža u usporedbi s drugim postupcima termičkog rezanja. Elektronske zrake u opremi EBM-Machining generiraju se u elektronskom pištolju. Primjene obrade elektronskim snopom slične su onima obrade laserskim snopom, osim što EBM zahtijeva dobar vakuum. Stoga se ova dva procesa klasificiraju kao elektro-optičko-toplinski procesi. Radni komad koji se obrađuje EBM postupkom nalazi se ispod elektronske zrake i drži se pod vakuumom. Topovi s elektronskim snopom u našim EBM strojevima također su opremljeni sustavima osvjetljenja i teleskopima za usklađivanje snopa s izratkom. Izradak je postavljen na CNC stol tako da se rupe bilo kojeg oblika mogu obraditi korištenjem CNC kontrole i funkcije skretanja snopa pištolja. Da bi se postiglo brzo isparavanje materijala, planarna gustoća snage u snopu mora biti što veća. Na mjestu udara mogu se postići vrijednosti do 10exp7 W/mm2. Elektroni prenose svoju kinetičku energiju u toplinu na vrlo malom području, a materijal na koji udari snop ispari u vrlo kratkom vremenu. Rastaljeni materijal na vrhu prednje strane izbacuje se iz zone rezanja visokim tlakom pare na donjim dijelovima. EBM oprema je izgrađena slično strojevima za zavarivanje elektronskim snopom. Strojevi s elektronskim snopom obično koriste napone u rasponu od 50 do 200 kV za ubrzavanje elektrona na oko 50 do 80% brzine svjetlosti (200 000 km/s). Magnetske leće čija se funkcija temelji na Lorentzovim silama koriste se za fokusiranje elektronske zrake na površinu izratka. Uz pomoć računala, elektromagnetski sustav otklona postavlja zraku prema potrebi tako da se mogu izbušiti rupe bilo kojeg oblika. Drugim riječima, magnetske leće u opremi za obradu elektronskim snopom oblikuju snop i smanjuju divergenciju. S druge strane, otvori dopuštaju samo konvergentnim elektronima da prođu i uhvate divergentne elektrone niske energije s rubova. Otvor blende i magnetske leće u EBM-strojevima tako poboljšavaju kvalitetu elektronskog snopa. Pištolj u EBM-u koristi se u pulsirajućem načinu rada. Rupe se mogu izbušiti u tankim listovima pomoću jednog impulsa. Međutim, za deblje ploče bilo bi potrebno više impulsa. Općenito se koriste trajanja sklopnog impulsa od samo 50 mikrosekundi do čak 15 milisekundi. Kako bi se smanjili sudari elektrona s molekulama zraka koji rezultiraju raspršivanjem i zadržala kontaminacija na minimumu, u EBM-u se koristi vakuum. Vakuum je teško i skupo proizvesti. Osobito je vrlo zahtjevno postići dobar vakuum unutar velikih volumena i komora. Stoga je EBM najprikladniji za male dijelove koji stanu u kompaktne vakuumske komore razumne veličine. Razina vakuuma unutar EBM pištolja je reda veličine od 10EXP(-4) do 10EXP(-6) Torr. Interakcija elektronskog snopa s radnim komadom proizvodi rendgenske zrake koje predstavljaju opasnost po zdravlje, pa bi stoga EBM opremom trebalo rukovati dobro obučeno osoblje. Općenito govoreći, EBM-Machining se koristi za rezanje rupa promjera od 0,001 inča (0,025 milimetara) i utora uskih od 0,001 inča u materijalima debljine do 0,250 inča (6,25 milimetara). Karakteristična duljina je promjer preko kojeg je zraka aktivna. Elektronski snop u EBM-u može imati karakterističnu duljinu od desetaka mikrona do mm, ovisno o stupnju fokusiranja snopa. Općenito, visokoenergetski fokusirani elektronski snop je napravljen tako da udari u obradak s veličinom točke od 10 – 100 mikrona. EBM može proizvesti rupe promjera u rasponu od 100 mikrona do 2 mm s dubinom do 15 mm, tj. s omjerom dubina/promjer od oko 10. U slučaju defokusiranih elektronskih zraka, gustoće snage pale bi čak do 1 Watt/mm2. Međutim, u slučaju fokusiranih zraka gustoće snage mogu se povećati na desetke kW/mm2. Za usporedbu, laserske zrake mogu se fokusirati na točku veličine 10 – 100 mikrona s gustoćom snage od čak 1 MW/mm2. Električno pražnjenje obično daje najveću gustoću snage s manjim veličinama točke. Struja snopa izravno je povezana s brojem elektrona dostupnih u snopu. Struja snopa u obradi elektronskim snopom može biti niska od 200 mikroampera do 1 ampera. Povećanje struje snopa EBM-a i/ili trajanja impulsa izravno povećava energiju po impulsu. Koristimo visokoenergetske impulse veće od 100 J/pulsu za obradu većih rupa na debljim pločama. Pod normalnim uvjetima, EBM-strojna obrada nudi nam prednost proizvoda bez srha. Parametri procesa koji izravno utječu na karakteristike obrade u obradi elektronskim snopom su:

 

• Napon ubrzanja

 

• Struja snopa

 

• Trajanje pulsa

 

• Energija po impulsu

 

• Snaga po impulsu

 

• Struja leće

 

• Veličina mjesta

 

• Gustoća snage

 

Neke otmjene strukture također se mogu dobiti obradom elektronskim snopom. Rupe mogu biti sužene duž dubine ili bačvastog oblika. Fokusiranjem snopa ispod površine mogu se dobiti obrnuti suženja. Širok raspon materijala kao što su čelik, nehrđajući čelik, super-legure titana i nikla, aluminij, plastika, keramika mogu se obraditi korištenjem e-beam strojne obrade. Mogu postojati toplinska oštećenja povezana s EBM-om. Međutim, zona utjecaja topline je uska zbog kratkog trajanja impulsa u EBM-u. Zone pod utjecajem topline općenito su oko 20 do 30 mikrona. Neki materijali poput aluminijskih i titanovih legura lakše se obrađuju u usporedbi s čelikom. Nadalje, EBM-strojna obrada ne uključuje sile rezanja na radnim komadima. To omogućuje strojnu obradu lomljivih i lomljivih materijala pomoću EBM-a bez ikakvog značajnog stezanja ili pričvršćivanja kao što je slučaj u tehnikama mehaničke strojne obrade. Rupe se također mogu izbušiti pod vrlo plitkim kutovima poput 20 do 30 stupnjeva.

 

 

 

Prednosti obrade elektronskim snopom: EBM omogućuje vrlo visoke stope bušenja kada se buše male rupe s visokim omjerom širine i visine. EBM može obraditi gotovo svaki materijal bez obzira na njegova mehanička svojstva. Nema mehaničkih sila rezanja, stoga su troškovi stezanja, držanja i učvršćivanja zanemarivi, a lomljivi/lomljivi materijali mogu se obraditi bez problema. Zone pod utjecajem topline u EBM su male zbog kratkih impulsa. EBM je u stanju pružiti bilo koji oblik rupa s točnošću pomoću elektromagnetskih zavojnica za skretanje elektronskih zraka i CNC stola.

 

 

 

Nedostaci obrade elektronskim snopom: Oprema je skupa, a upravljanje i održavanje vakuumskih sustava zahtijeva specijalizirane tehničare. EBM zahtijeva značajna razdoblja vakuumske pumpe za postizanje potrebnih niskih tlakova. Iako je zona zahvaćena toplinom mala u EBM-u, formiranje ponovnog sloja javlja se često. Naše dugogodišnje iskustvo i znanje pomažu nam da iskoristimo ovu vrijednu opremu u našem proizvodnom okruženju.

bottom of page