Pemesinan EBM & Pemesinan Sinar Elektron

In ELECTRON-BEAM MACHINING (EBM) kami memiliki elektron berkecepatan tinggi yang terkonsentrasi menjadi sinar sempit yang diarahkan ke benda kerja, menciptakan panas dan menguapkan material. Jadi EBM adalah sejenis HIGH-ENERGY-BEAM MACHINING technique. Electron-Beam Machining (EBM) dapat digunakan untuk pemotongan atau pemboran berbagai logam yang sangat akurat. Permukaan akhir lebih baik dan lebar garitan lebih sempit dibandingkan dengan proses pemotongan termal lainnya. Berkas elektron dalam peralatan EBM-Machining dihasilkan dalam senapan berkas elektron. Aplikasi Pemesinan Berkas Elektron mirip dengan Pemesinan Berkas Laser, kecuali bahwa EBM membutuhkan vakum yang baik. Dengan demikian kedua proses ini diklasifikasikan sebagai proses elektro-optik-termal. Benda kerja yang akan dikerjakan dengan proses EBM terletak di bawah berkas elektron dan disimpan di bawah vakum. Pistol berkas elektron di mesin EBM kami juga dilengkapi dengan sistem penerangan dan teleskop untuk menyelaraskan berkas dengan benda kerja. Benda kerja dipasang di atas meja CNC sehingga lubang dalam bentuk apa pun dapat dikerjakan menggunakan fungsi kontrol CNC dan defleksi balok pistol. Untuk mencapai penguapan material yang cepat, kerapatan planar daya di balok harus setinggi mungkin. Nilai hingga 10exp7 W/mm2 dapat dicapai di tempat benturan. Elektron mentransfer energi kinetiknya menjadi panas di area yang sangat kecil, dan material yang terkena sinar akan diuapkan dalam waktu yang sangat singkat. Bahan cair di bagian atas depan, dikeluarkan dari zona pemotongan oleh tekanan uap tinggi di bagian bawah. Peralatan EBM dibangun mirip dengan mesin las berkas elektron. Mesin berkas elektron biasanya menggunakan tegangan dalam kisaran 50 hingga 200 kV untuk mempercepat elektron hingga sekitar 50 hingga 80% dari kecepatan cahaya (200.000 km/s). Lensa magnetik yang fungsinya berdasarkan gaya Lorentz digunakan untuk memfokuskan berkas elektron ke permukaan benda kerja. Dengan bantuan komputer, sistem defleksi elektromagnetik memposisikan balok sesuai kebutuhan sehingga lubang dalam bentuk apa pun dapat dibor. Dengan kata lain, lensa magnetik pada peralatan Electron-Beam-Machining membentuk berkas dan mengurangi divergensi. Bukaan di sisi lain memungkinkan hanya elektron konvergen untuk lewat dan menangkap elektron energi rendah yang berbeda dari pinggiran. Aperture dan lensa magnetik di EBM-Machines dengan demikian meningkatkan kualitas berkas elektron. Pistol di EBM digunakan dalam mode berdenyut. Lubang dapat dibor dalam lembaran tipis menggunakan satu pulsa. Namun untuk pelat yang lebih tebal, beberapa pulsa akan dibutuhkan. Beralih durasi pulsa serendah 50 mikrodetik hingga selama 15 milidetik umumnya digunakan. Untuk meminimalkan tabrakan elektron dengan molekul udara yang mengakibatkan hamburan dan menjaga kontaminasi seminimal mungkin, vakum digunakan dalam EBM. Vakum sulit dan mahal untuk diproduksi. Terutama mendapatkan vakum yang baik dalam volume besar dan ruang sangat menuntut. Oleh karena itu EBM paling cocok untuk suku cadang kecil yang sesuai dengan ruang vakum kompak berukuran cukup. Tingkat kevakuman dalam senjata EBM berada di urutan 10EXP(-4) hingga 10EXP(-6) Torr. Interaksi berkas elektron dengan benda kerja menghasilkan sinar-X yang menimbulkan bahaya kesehatan, dan oleh karena itu personel yang terlatih harus mengoperasikan peralatan EBM. Secara umum, EBM-Machining digunakan untuk memotong lubang dengan diameter sekecil 0,001 inci (0,025 milimeter) dan slot sesempit 0,001 inci pada material hingga ketebalan 0,250 inci (6,25 milimeter). Panjang karakteristik adalah diameter di mana balok aktif. Berkas elektron dalam EBM mungkin memiliki panjang karakteristik puluhan mikron hingga mm tergantung pada tingkat pemfokusan berkas. Umumnya, berkas elektron terfokus energi tinggi dibuat untuk menumbuk benda kerja dengan ukuran titik 10 – 100 mikron. EBM dapat memberikan lubang dengan diameter dalam kisaran 100 mikron hingga 2 mm dengan kedalaman hingga 15 mm, yaitu, dengan rasio kedalaman/diameter sekitar 10. Dalam kasus berkas elektron yang tidak fokus, kerapatan daya akan turun serendah 1 Watt/mm2. Namun dalam kasus balok terfokus, kerapatan daya dapat ditingkatkan hingga puluhan kW/mm2. Sebagai perbandingan, sinar laser dapat difokuskan pada ukuran titik 10 – 100 mikron dengan kerapatan daya setinggi 1 MW/mm2. Pelepasan listrik biasanya memberikan kepadatan daya tertinggi dengan ukuran titik yang lebih kecil. Arus berkas berhubungan langsung dengan jumlah elektron yang tersedia dalam berkas. Arus berkas di Electron-Beam-Machining bisa serendah 200 mikroampere hingga 1 ampere. Meningkatkan arus berkas EBM dan/atau durasi pulsa secara langsung meningkatkan energi per pulsa. Kami menggunakan pulsa energi tinggi lebih dari 100 J/pulsa untuk mengerjakan lubang yang lebih besar pada pelat yang lebih tebal. Dalam kondisi normal, pemesinan EBM menawarkan keunggulan produk bebas duri. Parameter proses yang secara langsung mempengaruhi karakteristik pemesinan pada Electron-Beam-Machining adalah:

 

• Tegangan percepatan

 

• Arus sinar

 

• Durasi pulsa

 

• Energi per pulsa

 

• Daya per pulsa

 

• Arus lensa

 

• Ukuran tempat

 

• Kepadatan daya

 

Beberapa struktur mewah juga dapat diperoleh dengan menggunakan Electron-Beam-Machining. Lubang dapat meruncing sepanjang kedalaman atau berbentuk tong. Dengan memfokuskan balok di bawah permukaan, kemiringan terbalik dapat diperoleh. Berbagai macam bahan seperti baja, baja tahan karat, titanium dan paduan super nikel, aluminium, plastik, keramik dapat dikerjakan menggunakan pemesinan e-beam. Mungkin ada kerusakan termal yang terkait dengan EBM. Namun, zona yang terkena panas menjadi sempit karena durasi pulsa yang pendek di EBM. Zona yang terkena panas umumnya sekitar 20 hingga 30 mikron. Beberapa bahan seperti paduan aluminium dan titanium lebih mudah dikerjakan dibandingkan dengan baja. Lebih lanjut, pemesinan EBM tidak melibatkan gaya potong pada benda kerja. Hal ini memungkinkan pemesinan material rapuh dan rapuh oleh EBM tanpa penjepitan atau pengikatan yang signifikan seperti yang terjadi pada teknik pemesinan mekanis. Lubang juga dapat dibor pada sudut yang sangat dangkal seperti 20 hingga 30 derajat.

 

 

 

Keuntungan dari Electron-Beam-Machining: EBM memberikan tingkat pengeboran yang sangat tinggi ketika lubang kecil dengan rasio aspek tinggi dibor. EBM dapat mengerjakan hampir semua bahan terlepas dari sifat mekaniknya. Tidak ada gaya pemotongan mekanis yang terlibat, sehingga biaya penjepitan, penahanan, dan pemasangan dapat diabaikan, dan bahan rapuh/rapuh dapat diproses tanpa masalah. Zona terkena panas di EBM kecil karena pulsa pendek. EBM mampu memberikan segala bentuk lubang dengan akurat dengan menggunakan kumparan elektromagnetik untuk membelokkan berkas elektron dan meja CNC.

 

 

 

Kerugian dari Electron-Beam-Machining: Peralatan mahal dan pengoperasian serta pemeliharaan sistem vakum memerlukan teknisi khusus. EBM membutuhkan periode mati pompa vakum yang signifikan untuk mencapai tekanan rendah yang diperlukan. Meskipun zona terpengaruh panas kecil di EBM, pembentukan lapisan recast sering terjadi. Pengalaman dan pengetahuan kami selama bertahun-tahun membantu kami memanfaatkan peralatan berharga ini di lingkungan manufaktur kami.