EBM Machining at Electron Beam Machining

In ELECTRON-BEAM MACHINING (EBM) mayroon kaming mataas na bilis na mga electron na nakakonsentra sa isang vapor na gawa patungo sa beam na direktang lumilikha ng vapor patungo sa beam. Kaya ang EBM ay isang uri ng HIGH-ENERGY-BEAM MACHINING technique. Maaaring gamitin ang Electron-Beam Machining (EBM) para sa napakatumpak na pagputol o pagbubutas ng iba't ibang mga metal. Mas maganda ang surface finish at mas makitid ang kerf width kumpara sa iba pang proseso ng thermal-cutting. Ang mga electron beam sa EBM-Machining equipment ay nabuo sa isang electron beam gun. Ang mga aplikasyon ng Electron-Beam Machining ay katulad ng sa Laser-Beam Machining, maliban na ang EBM ay nangangailangan ng magandang vacuum. Kaya ang dalawang prosesong ito ay inuri bilang mga electro-optical-thermal na proseso. Ang workpiece na gagawin gamit ang proseso ng EBM ay matatagpuan sa ilalim ng electron beam at pinananatili sa ilalim ng vacuum. Ang mga electron beam gun sa aming mga EBM machine ay binibigyan din ng mga sistema ng pag-iilaw at mga teleskopyo para sa pag-align ng beam sa workpiece. Ang workpiece ay naka-mount sa isang CNC table upang ang mga butas ng anumang hugis ay ma-machine gamit ang CNC control at beam deflection functionality ng baril. Upang makamit ang mabilis na pagsingaw ng materyal, ang planar density ng kapangyarihan sa beam ay dapat na mataas hangga't maaari. Maaaring makamit ang mga halagang hanggang 10exp7 W/mm2 sa lugar ng epekto. Inilipat ng mga electron ang kanilang kinetic energy sa init sa isang napakaliit na lugar, at ang materyal na naapektuhan ng beam ay sumingaw sa napakaikling panahon. Ang tinunaw na materyal sa tuktok ng harap, ay pinatalsik mula sa cutting zone sa pamamagitan ng mataas na presyon ng singaw sa mas mababang mga bahagi. Ang kagamitang EBM ay binuo katulad ng mga electron beam welding machine. Ang mga electron-beam machine ay karaniwang gumagamit ng mga boltahe sa hanay na 50 hanggang 200 kV upang mapabilis ang mga electron sa humigit-kumulang 50 hanggang 80% ng bilis ng liwanag (200,000 km/s). Ang mga magnetic lens na ang function ay batay sa Lorentz forces ay ginagamit upang ituon ang electron beam sa ibabaw ng workpiece. Sa tulong ng isang computer, ipinoposisyon ng electromagnetic deflection system ang beam kung kinakailangan upang ang mga butas ng anumang hugis ay maaaring drilled. Sa madaling salita, hinuhubog ng mga magnetic lens sa Electron-Beam-Machining equipment ang beam at binabawasan ang divergence. Ang mga aperture sa kabilang banda ay nagpapahintulot lamang sa mga convergent na electron na dumaan at makuha ang mga divergent na low energy na mga electron mula sa mga fringes. Ang siwang at ang mga magnetic lens sa EBM-Machines ay nagpapabuti sa kalidad ng electron beam. Ang baril sa EBM ay ginagamit sa pulsed mode. Ang mga butas ay maaaring drilled sa manipis na mga sheet gamit ang isang solong pulso. Gayunpaman para sa mas makapal na mga plato, maraming pulso ang kakailanganin. Karaniwang ginagamit ang pagpapalit ng mga tagal ng pulso na kasingbaba ng 50 microsecond hanggang 15 milisecond. Upang mabawasan ang mga banggaan ng electron sa mga molekula ng hangin na nagreresulta sa pagkalat at panatilihing pinakamababa ang kontaminasyon, ginagamit ang vacuum sa EBM. Mahirap at mahal ang paggawa ng vacuum. Lalo na ang pagkuha ng magandang vacuum sa loob ng malalaking volume at mga silid ay lubhang hinihingi. Samakatuwid, ang EBM ay pinakaangkop para sa maliliit na bahagi na umaangkop sa mga makatwirang laki ng mga compact vacuum chamber. Ang antas ng vacuum sa loob ng baril ng EBM ay nasa pagkakasunud-sunod ng 10EXP(-4) hanggang 10EXP(-6) Torr. Ang pakikipag-ugnayan ng electron beam sa work piece ay gumagawa ng mga X-ray na nagdudulot ng panganib sa kalusugan, at samakatuwid, ang mga mahusay na sinanay na tauhan ay dapat magpatakbo ng kagamitang EBM. Sa pangkalahatan, ang EBM-Machining ay ginagamit para sa pagputol ng mga butas na kasing liit ng 0.001 pulgada (0.025 milimetro) ang lapad at mga puwang na kasing kitid ng 0.001 pulgada sa mga materyales hanggang sa 0.250 pulgada (6.25 milimetro) ang kapal. Ang katangiang haba ay ang diameter kung saan aktibo ang sinag. Ang electron beam sa EBM ay maaaring may katangiang haba ng sampu-sampung micron hanggang mm depende sa antas ng pagtutok ng beam. Sa pangkalahatan, ang high-energy na nakatutok na electron beam ay ginawa upang tumama sa workpiece na may sukat na spot na 10 - 100 microns. Ang EBM ay maaaring magbigay ng mga butas ng mga diameter sa hanay na 100 microns hanggang 2 mm na may lalim na hanggang 15 mm, ibig sabihin, na may depth/diameter ratio na humigit-kumulang 10. Sa kaso ng mga defocused electron beam, ang densidad ng kapangyarihan ay bababa ng kasingbaba ng 1 Watt/mm2. Gayunpaman sa kaso ng mga nakatutok na beam ang mga densidad ng kapangyarihan ay maaaring tumaas sa sampu-sampung kW/mm2. Bilang paghahambing, ang mga laser beam ay maaaring ituon sa laki ng lugar na 10 – 100 microns na may power density na kasing taas ng 1 MW/mm2. Karaniwang nagbibigay ang electric discharge ng pinakamataas na density ng kuryente na may mas maliliit na laki ng spot. Ang kasalukuyang beam ay direktang nauugnay sa bilang ng mga electron na magagamit sa sinag. Ang beam current sa Electron-Beam-Machining ay maaaring kasing baba ng 200 microamperes hanggang 1 ampere. Ang pagtaas ng beam current at/o tagal ng pulso ng EBM ay direktang nagpapataas ng enerhiya sa bawat pulso. Gumagamit kami ng mga high-energy pulse na lampas sa 100 J/pulse para makina ng mas malalaking butas sa mas makapal na mga plato. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang EBM-machining ay nag-aalok sa amin ng kalamangan ng mga produktong walang burr. Ang mga parameter ng proseso na direktang nakakaapekto sa mga katangian ng machining sa Electron-Beam-Machining ay:

 

• Pagpapabilis ng boltahe

 

• Beam kasalukuyang

 

• Ang tagal ng pulso

 

• Enerhiya bawat pulso

 

• Power sa bawat pulso

 

• Kasalukuyang lens

 

• Laki ng spot

 

• Bigat ng kapangyarihan

 

Ang ilang magarbong istruktura ay maaari ding makuha gamit ang Electron-Beam-Machining. Ang mga butas ay maaaring maging tapered sa kahabaan ng lalim o hugis ng bariles. Sa pamamagitan ng pagtutok sa sinag sa ibaba ng ibabaw, maaaring makuha ang mga reverse taper. Ang isang malawak na hanay ng mga materyales tulad ng bakal, hindi kinakalawang na asero, titanium at nickel super-alloys, aluminyo, plastik, ceramics ay maaaring makinang gamit ang e-beam-machining. Maaaring may mga thermal damage na nauugnay sa EBM. Gayunpaman, makitid ang zone na apektado ng init dahil sa maikling tagal ng pulso sa EBM. Ang mga zone na apektado ng init ay karaniwang nasa 20 hanggang 30 microns. Ang ilang mga materyales tulad ng aluminyo at titanium alloys ay mas madaling makinabang kumpara sa bakal. Bukod dito, ang EBM-machining ay hindi nagsasangkot ng mga puwersa ng pagputol sa mga piraso ng trabaho. Ito ay nagbibigay-daan sa machining ng mga marupok at malutong na materyales sa pamamagitan ng EBM nang walang anumang makabuluhang pag-clamping o pag-attach gaya ng kaso sa mga mekanikal na pamamaraan ng pagma-machine. Ang mga butas ay maaari ding mag-drill sa napakababaw na anggulo tulad ng 20 hanggang 30 degrees.

 

 

 

Ang mga bentahe ng Electron-Beam-Machining: Ang EBM ay nagbibigay ng napakataas na mga rate ng pagbabarena kapag ang mga maliliit na butas na may mataas na aspect ratio ay na-drill. Ang EBM ay maaaring makina ng halos anumang materyal anuman ang mga mekanikal na katangian nito. Walang mga mekanikal na puwersa ng pagputol ang kasangkot, kaya ang mga gastos sa pag-clamping, paghawak at pag-aayos ay hindi mapapansin, at ang mga marupok/marupok na materyales ay maaaring maproseso nang walang problema. Ang mga apektadong lugar ng init sa EBM ay maliit dahil sa maiikling pulso. Nagagawa ng EBM na magbigay ng anumang hugis ng mga butas na may katumpakan sa pamamagitan ng paggamit ng mga electromagnetic coils upang ilihis ang mga electron beam at ang CNC table.

 

 

 

Ang mga disadvantages ng Electron-Beam-Machining: Ang kagamitan ay mahal at ang pagpapatakbo at pagpapanatili ng mga vacuum system ay nangangailangan ng mga dalubhasang technician. Ang EBM ay nangangailangan ng makabuluhang vacuum pump down na mga panahon para makamit ang mga kinakailangang mababang presyon. Kahit na maliit ang heat affected zone sa EBM, madalas na nangyayari ang recast layer formation. Ang aming maraming taon ng karanasan at kaalaman ay tumutulong sa amin na samantalahin ang mahalagang kagamitang ito sa aming kapaligiran sa pagmamanupaktura.