top of page

В ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ОБРАБОТКА (ЭЛП) у нас есть высокоскоростные электроны, сконцентрированные в узкий пучок, который направлен на заготовку, создавая тепло и испаряя материал. Таким образом, EBM является разновидностью HIGH-ENERGY-BEAM MACHINING technique. Электронно-лучевая обработка (EBM) может использоваться для очень точной резки или сверления различных металлов. Качество поверхности лучше, а ширина пропила меньше по сравнению с другими процессами термической резки. Электронные пучки в оборудовании EBM-Machining генерируются в электронно-лучевой пушке. Применение электронно-лучевой обработки аналогично применению лазерной обработки, за исключением того, что EBM требует хорошего вакуума. Таким образом, эти два процесса классифицируются как электрооптические-термические процессы. Заготовка, подлежащая обработке в процессе EBM, находится под электронным лучом и находится в вакууме. Электронно-лучевые пушки в наших станках EBM также снабжены системами освещения и телескопами для совмещения луча с заготовкой. Заготовка устанавливается на стол с ЧПУ, так что отверстия любой формы могут быть обработаны с помощью ЧПУ и функции отклонения луча пистолета. Для достижения быстрого испарения материала планарная плотность мощности в пучке должна быть как можно выше. В месте удара могут быть достигнуты значения до 10эксп7 Вт/мм2. Электроны преобразуют свою кинетическую энергию в тепло на очень небольшой площади, а материал, на который воздействует луч, испаряется за очень короткое время. Расплавленный материал в верхней части фронта выбрасывается из зоны резки высоким давлением паров в нижних частях. Оборудование EBM построено аналогично машинам для электронно-лучевой сварки. Электронно-лучевые машины обычно используют напряжения в диапазоне от 50 до 200 кВ для ускорения электронов примерно до 50-80% скорости света (200 000 км/с). Магнитные линзы, действие которых основано на силе Лоренца, используются для фокусировки электронного луча на поверхность заготовки. С помощью компьютера система электромагнитного отклонения позиционирует луч так, как необходимо, чтобы можно было просверлить отверстия любой формы. Другими словами, магнитные линзы в оборудовании для электронно-лучевой обработки формируют луч и уменьшают расходимость. Апертуры, с другой стороны, позволяют проходить только сходящимся электронам и захватывают расходящиеся низкоэнергетические электроны с полос. Таким образом, апертура и магнитные линзы в EBM-машинах улучшают качество электронного луча. Пушка в ДМ используется в импульсном режиме. Отверстия в тонких листах можно просверливать одним импульсом. Однако для более толстых пластин потребуется несколько импульсов. Обычно используются импульсы переключения длительностью от 50 микросекунд до 15 миллисекунд. Чтобы свести к минимуму столкновения электронов с молекулами воздуха, приводящие к рассеянию, и свести к минимуму загрязнение, в EBM используется вакуум. Вакуум сложно и дорого производить. В частности, получение хорошего вакуума в больших объемах и камерах требует больших усилий. Поэтому EBM лучше всего подходит для небольших деталей, которые помещаются в компактные вакуумные камеры разумного размера. Уровень вакуума в пистолете EBM составляет от 10 EXP (-4) до 10 EXP (-6) Torr. При взаимодействии электронного луча с обрабатываемой деталью возникают рентгеновские лучи, представляющие опасность для здоровья, поэтому работать с оборудованием EBM должен хорошо обученный персонал. Вообще говоря, EBM-Machining используется для вырезания отверстий диаметром от 0,001 дюйма (0,025 миллиметра) и пазов до 0,001 дюйма в материалах толщиной до 0,250 дюйма (6,25 миллиметра). Характерная длина – это диаметр, на котором активен луч. Электронный пучок в ЭЛМ может иметь характерную длину от десятков микрон до мм в зависимости от степени фокусировки луча. Как правило, высокоэнергетический сфокусированный электронный пучок падает на заготовку с размером пятна 10-100 микрон. ЭЛМ позволяет получить отверстия диаметром от 100 микрон до 2 мм и глубиной до 15 мм, т. е. с отношением глубина/диаметр около 10. В случае расфокусированных электронных пучков плотность мощности упадет до 1 Вт/мм2. Однако в случае сфокусированных пучков плотность мощности может быть увеличена до десятков кВт/мм2. Для сравнения, лазерные лучи могут быть сфокусированы в пятне размером 10-100 микрон с плотностью мощности до 1 МВт/мм2. Электрический разряд обычно обеспечивает наивысшую плотность мощности при меньших размерах пятна. Ток пучка напрямую связан с количеством электронов, доступных в пучке. Ток луча при электронно-лучевой обработке может составлять от 200 микроампер до 1 ампера. Увеличение тока луча и/или длительности импульса EBM напрямую увеличивает энергию на импульс. Мы используем высокоэнергетические импульсы, превышающие 100 Дж/импульс, для обработки отверстий большего размера на более толстых пластинах. В нормальных условиях EBM-обработка дает нам преимущество в том, что продукты не имеют заусенцев. Параметры процесса, непосредственно влияющие на характеристики обработки при электронно-лучевой обработке:

 

• Ускоряющее напряжение

 

• Ток луча

 

• Длительность импульса

 

• Энергия на импульс

 

• Мощность в импульсе

 

• Ток линзы

 

• Размер пятна

 

• Удельная мощность

 

Некоторые причудливые структуры также можно получить с помощью электронно-лучевой обработки. Отверстия могут быть конусообразными по глубине или бочкообразными. Сфокусировав луч ниже поверхности, можно получить обратную конусность. С помощью электронно-лучевой обработки можно обрабатывать широкий спектр материалов, таких как сталь, нержавеющая сталь, титановые и никелевые суперсплавы, алюминий, пластмассы, керамика. Могут быть термические повреждения, связанные с EBM. Однако зона термического влияния узкая из-за малой длительности импульса при ЭЛМ. Зоны термического влияния обычно составляют от 20 до 30 микрон. Некоторые материалы, такие как сплавы алюминия и титана, легче поддаются механической обработке по сравнению со сталью. Кроме того, EBM-обработка не требует усилий резания на заготовках. Это позволяет обрабатывать хрупкие и хрупкие материалы с помощью EBM без значительного зажима или крепления, как в случае методов механической обработки. Отверстия также могут быть просверлены под очень малыми углами, например, от 20 до 30 градусов.

 

 

 

Преимущества электронно-лучевой обработки: EBM обеспечивает очень высокую скорость сверления при сверлении небольших отверстий с высоким соотношением сторон. EBM может обрабатывать практически любой материал независимо от его механических свойств. Никакие механические силы резания не задействованы, поэтому затраты на зажим, удержание и фиксацию можно игнорировать, а хрупкие/хрупкие материалы можно обрабатывать без проблем. Зоны термического влияния при ЭЛМ небольшие из-за более коротких импульсов. EBM может с точностью обеспечить любую форму отверстий с помощью электромагнитных катушек для отклонения электронных лучей и стола ЧПУ.

 

 

 

Недостатки электронно-лучевой обработки: оборудование дорогое, а эксплуатация и обслуживание вакуумных систем требует специализированных технических специалистов. EBM требует значительных периодов вакуумной откачки для достижения требуемых низких давлений. Несмотря на то, что зона термического влияния при ЭЛП невелика, образование отлитого слоя происходит часто. Наш многолетний опыт и ноу-хау помогают нам использовать это ценное оборудование в нашей производственной среде.

bottom of page