EBM Machining & Electron Beam Machining

In ЭЛЕКТРОН-СӘКЕЛІ ӨҢДЕУ (EBM) бізде жоғары жылдамдықты электрондар бар. Осылайша, EBM ЖОҒАРЫ ЭНЕРГИЯЛЫҚ-СӘУЛЕЛІ ӨҢДЕУ техникасының бір түрі болып табылады. Электронды-сәулелік өңдеу (ЭБМ) әртүрлі металдарды өте дәл кесу немесе бұрғылау үшін пайдаланылуы мүмкін. Басқа термиялық кесу процестерімен салыстырғанда бетінің әрлеуі жақсырақ және керфтің ені тар. EBM-Machining жабдығындағы электронды сәулелер электронды сәулелік пистолетте жасалады. Электронды-сәулелік өңдеудің қолданбалары лазерлік сәулелік өңдеуге ұқсас, тек ЭБМ жақсы вакуумды қажет етеді. Осылайша бұл екі процесс электро-оптикалық-термиялық процестерге жіктеледі. EBM процесі арқылы өңделетін дайындама электронды сәуленің астында орналасады және вакуумда сақталады. Біздің ЭБМ машиналарындағы электронды сәулелік қарулар сонымен қатар сәулені дайындамамен теңестіру үшін жарықтандыру жүйелерімен және телескоптармен қамтамасыз етілген. Дайындама CNC үстеліне орнатылады, осылайша кез келген пішіндегі саңылауларды CNC басқаруы мен пушканың бұрылу функциясы арқылы өңдеуге болады. Материалдың жылдам булануына қол жеткізу үшін сәуледегі қуаттың жазық тығыздығы мүмкіндігінше жоғары болуы керек. Соққы орнында 10 эксп7 Вт/мм2 мәндерге қол жеткізуге болады. Электрондар өздерінің кинетикалық энергиясын өте аз аумақта жылуға береді, ал сәуле әсер еткен материал өте қысқа уақыт ішінде буланып кетеді. Фронттың жоғарғы жағындағы балқытылған материал төменгі бөліктердегі жоғары бу қысымымен кесу аймағынан шығарылады. EBM жабдығы электронды сәулелік дәнекерлеу машиналарына ұқсас жасалған. Электрондарды жарық жылдамдығының (200 000 км/с) шамамен 50-80% дейін жеделдету үшін электронды-сәулелік машиналар әдетте 50-ден 200 кВ-қа дейінгі диапазондағы кернеулерді пайдаланады. Функциясы Лоренц күштеріне негізделген магниттік линзалар электронды сәулені дайындаманың бетіне фокустау үшін қолданылады. Компьютердің көмегімен электромагниттік ауытқу жүйесі сәулені қажетінше орналастырады, осылайша кез келген пішіндегі тесіктерді бұрғылауға болады. Басқаша айтқанда, Electron-Beam-Machining жабдығындағы магниттік линзалар сәулені қалыптастырады және дивергенцияны азайтады. Екінші жағынан, саңылаулар тек конвергентті электрондарға өтуге және шеттерден дивергентті төмен энергиялы электрондарды ұстауға мүмкіндік береді. Осылайша, EBM-Machines жүйесіндегі диафрагма мен магниттік линзалар электронды сәуленің сапасын жақсартады. EBM-дегі мылтық импульстік режимде қолданылады. Бір импульсті пайдаланып, жұқа парақтарда тесіктерді бұрғылауға болады. Дегенмен қалың тақталар үшін бірнеше импульстар қажет болады. Әдетте 50 микросекундтан 15 миллисекундқа дейінгі импульс ұзақтығын ауыстыру қолданылады. Шашырауға әкелетін ауа молекулаларымен электрондардың соқтығысуын азайту және ластануды барынша азайту үшін ЭБМ-де вакуум қолданылады. Вакуумды өндіру қиын және қымбат. Әсіресе үлкен көлемдер мен камераларда жақсы вакуум алу өте қажет. Сондықтан EBM ақылға қонымды өлшемді ықшам вакуумдық камераларға сәйкес келетін шағын бөлшектер үшін ең қолайлы. EBM зеңбірекіндегі вакуум деңгейі 10EXP(-4) пен 10EXP(-6) Torr аралығында. Электрондық сәуленің дайындамамен әрекеттесуі денсаулыққа қауіп төндіретін рентген сәулелерін тудырады, сондықтан ДМ жабдығын жақсы оқытылған қызметкерлер басқаруы керек. Жалпы айтқанда, EBM-Machining диаметрі 0,001 дюйм (0,025 миллиметр) сияқты кішкентай тесіктерді және қалыңдығы 0,250 дюймге (6,25 миллиметр) дейінгі материалдарда 0,001 дюймге дейін тар ойықтарды кесу үшін қолданылады. Сипаттама ұзындығы - бұл сәуленің белсенді болатын диаметрі. EBM-дегі электронды сәуленің ұзындығы сәуленің фокусталу дәрежесіне байланысты ондаған микроннан мм-ге дейін болуы мүмкін. Әдетте, жоғары энергияға бағытталған электронды сәуле 10 – 100 микрон дақ өлшемі бар дайындамаға соғу үшін жасалады. EBM диаметрі 100 мкм-ден 2 мм-ге дейінгі диапазондағы тереңдігі 15 мм-ге дейінгі, яғни тереңдік/диаметр арақатынасы шамамен 10 болатын тесіктерді қамтамасыз ете алады. Электрондық сәулелердің фокусы жойылған жағдайда қуат тығыздығы 1-ге дейін төмендейді. Ватт/мм2. Дегенмен, фокусталған сәулелер жағдайында қуат тығыздығын ондаған кВт/мм2-ге дейін арттыруға болады. Салыстыру үшін, лазер сәулелерін қуат тығыздығы 1 МВт/мм2 жоғары 10 – 100 мкм нүкте өлшеміне бағыттауға болады. Электр разряды әдетте кіші нүкте өлшемдерімен ең жоғары қуат тығыздығын қамтамасыз етеді. Сәулелік ток сәуледегі электрондар санына тікелей байланысты. Электрондық-сәулелік өңдеудегі сәулелік ток 200 микроамперден 1 амперге дейін төмен болуы мүмкін. EBM сәулесінің тогын және/немесе импульс ұзақтығын арттыру импульстағы энергияны тікелей арттырады. Қалың пластиналардағы үлкен саңылауларды өңдеу үшін біз 100 Дж/импульстен асатын жоғары энергиялы импульстарды пайдаланамыз. Қалыпты жағдайда EBM-өңдеу бізге бұрғысыз өнімдердің артықшылығын ұсынады. Электрондық-сәулелік өңдеудегі өңдеу сипаттамаларына тікелей әсер ететін процесс параметрлері:

 

• Жеделдету кернеуі

 

• Сәулелік ток

 

• Импульс ұзақтығы

 

• Импульстағы энергия

 

• Импульстағы қуат

 

• Объектив тогы

 

• Дақ өлшемі

 

• Қуат тығыздығы

 

Кейбір сәнді құрылымдарды электронды-сәулелік өңдеу арқылы алуға болады. Саңылауларды тереңдік бойымен тарылтуға немесе бөшке пішініне келтіруге болады. Сәулені бетінің астына шоғырландыру арқылы кері конустарды алуға болады. Болат, тот баспайтын болат, титан және никель суперқорытпалары, алюминий, пластмасса, керамика сияқты материалдардың кең ауқымын электронды сәулелік өңдеу арқылы өңдеуге болады. EBM байланысты термиялық зақымданулар болуы мүмкін. Дегенмен, ДМ-де импульс ұзақтығының қысқа болуына байланысты жылу әсер ететін аймақ тар. Жылу әсер ететін аймақтар әдетте 20-30 микрон шамасында болады. Алюминий және титан қорытпалары сияқты кейбір материалдар болатпен салыстырғанда оңай өңделеді. Сонымен қатар, EBM-өңдеу жұмыс бөлшектеріне кесу күшін қажет етпейді. Бұл механикалық өңдеу әдістеріндегідей айтарлықтай қысу немесе бекітусіз нәзік және сынғыш материалдарды EBM арқылы өңдеуге мүмкіндік береді. Тесіктерді 20-30 градус сияқты өте таяз бұрыштарда бұрғылауға болады.

 

 

 

Электронды-сәулелік өңдеудің артықшылықтары: EBM жоғары пропорциялы шағын тесіктерді бұрғылау кезінде өте жоғары бұрғылау жылдамдығын қамтамасыз етеді. EBM механикалық қасиеттеріне қарамастан кез келген дерлік материалды өңдей алады. Ешқандай механикалық кесу күштері тартылмайды, осылайша жұмысты қысу, ұстау және бекіту шығындары ескерілмейді және нәзік/сынғыш материалдарды еш қиындықсыз өңдеуге болады. ДМ-да жылу әсер ететін аймақтар қысқа импульстерге байланысты аз. EBM электронды сәулелерді және CNC кестесін бұру үшін электромагниттік катушкаларды пайдалану арқылы тесіктердің кез келген пішінін дәлдікпен қамтамасыз ете алады.

 

 

 

Электрондық-сәулелік өңдеудің кемшіліктері: Жабдық қымбат және вакуумдық жүйелерді пайдалану және қызмет көрсету үшін арнайы техниктер қажет. EBM қажетті төмен қысымға қол жеткізу үшін айтарлықтай вакуумдық сорғыны түсіру кезеңдерін қажет етеді. ДМ-де жылу әсер ететін аймақ аз болса да, қайта өңделген қабаттың түзілуі жиі орын алады. Біздің көп жылдық тәжірибеміз бен ноу-хауымыз біздің өндірістік ортамызда осы құнды жабдықты пайдалануымызға көмектеседі.