EBM İşleme ve Elektron Işın İşleme

In ELEKTRON-IŞIN İŞLEME (EBM) İş parçasına doğru yönlendirilen, ısı yaratan ve malzemeyi buharlaştıran dar bir ışında yoğunlaşan yüksek hızlı elektronlara sahibiz. Bu nedenle EBM, bir tür YÜKSEK-ENERJİ-BİRİŞ İŞLEME technique'dir. Elektron Işınlı İşleme (EBM), çeşitli metallerin çok hassas bir şekilde kesilmesi veya delinmesi için kullanılabilir. Diğer termal kesme işlemlerine kıyasla yüzey kalitesi daha iyidir ve kerf genişliği daha dardır. EBM-İşleme ekipmanındaki elektron ışınları, bir elektron ışını tabancasında üretilir. Elektron Işınlı İşleme uygulamaları, EBM'nin iyi bir vakum gerektirmesi dışında Lazer Işınlı İşleme uygulamalarına benzer. Böylece bu iki süreç elektro-optik-termal süreçler olarak sınıflandırılır. EBM işlemi ile işlenecek iş parçası elektron ışını altında bulunur ve vakum altında tutulur. EBM makinelerimizdeki elektron ışın tabancaları, ışının iş parçası ile hizalanması için aydınlatma sistemleri ve teleskoplarla da sağlanmaktadır. İş parçası, tabancanın CNC kontrolü ve ışın saptırma işlevi kullanılarak herhangi bir şekildeki deliklerin işlenebilmesi için bir CNC masasına monte edilmiştir. Malzemenin hızlı buharlaşmasını sağlamak için kirişteki gücün düzlemsel yoğunluğu mümkün olduğunca yüksek olmalıdır. Çarpma noktasında 10exp7 W/mm2'ye kadar değerler elde edilebilir. Elektronlar çok küçük bir alanda kinetik enerjilerini ısıya aktarır ve ışının çarptığı malzeme çok kısa sürede buharlaşır. Ön kısımda üst kısımdaki erimiş malzeme, alt kısımlardaki yüksek buhar basıncı ile kesme bölgesinden dışarı atılır. EBM ekipmanı, elektron ışını kaynak makinelerine benzer şekilde yapılmıştır. Elektron ışını makineleri, elektronları ışık hızının (200.000 km/sn) yaklaşık %50 ila %80'ine kadar hızlandırmak için genellikle 50 ila 200 kV aralığındaki voltajları kullanır. Elektron ışınını iş parçasının yüzeyine odaklamak için işlevi Lorentz kuvvetlerine dayanan manyetik lensler kullanılır. Bir bilgisayar yardımıyla, elektromanyetik sapma sistemi, ışını gerektiği gibi konumlandırır, böylece herhangi bir şekilde delikler açılabilir. Başka bir deyişle, Elektron-Beam-Machining ekipmanındaki manyetik lensler ışını şekillendirir ve sapmayı azaltır. Öte yandan açıklıklar, yalnızca yakınsak elektronların geçmesine ve saçaklardan farklı düşük enerjili elektronları yakalamasına izin verir. EBM-Makinelerindeki açıklık ve manyetik lensler böylece elektron ışınının kalitesini iyileştirir. EBM'deki tabanca darbeli modda kullanılır. Delikler, tek bir darbe kullanılarak ince levhalarda delinebilir. Ancak daha kalın plakalar için birden fazla darbeye ihtiyaç duyulacaktır. Genellikle 50 mikrosaniyeden 15 milisaniyeye kadar olan anahtarlama darbe süreleri kullanılır. Hava molekülleri ile elektron çarpışmalarını en aza indirmek ve saçılmayla sonuçlanan kontaminasyonu minimumda tutmak için EBM'de vakum kullanılır. Vakum üretmek zor ve pahalıdır. Özellikle büyük hacimlerde ve odalarda iyi bir vakum elde etmek çok zordur. Bu nedenle EBM, makul boyuttaki kompakt vakum odalarına uyan küçük parçalar için en uygunudur. EBM'nin tabancasındaki vakum seviyesi, 10EXP(-4) ila 10EXP(-6) Torr aralığındadır. Elektron ışınının iş parçası ile etkileşimi, sağlık açısından tehlike arz eden X-ışınları üretir ve bu nedenle iyi eğitimli personel EBM ekipmanını çalıştırmalıdır. Genel olarak konuşursak, EBM-Machining, çapı 0,001 inç (0,025 milimetre) kadar küçük delikler ve 0,250 inç (6,25 milimetre) kalınlığa kadar olan malzemelerde 0,001 inç kadar dar yuvalar kesmek için kullanılır. Karakteristik uzunluk, kirişin üzerinde aktif olduğu çaptır. EBM'deki elektron demeti, demetin odaklanma derecesine bağlı olarak onlarca mikrondan mm'ye kadar karakteristik bir uzunluğa sahip olabilir. Genel olarak, yüksek enerji odaklı elektron ışını, iş parçasına 10 – 100 mikron spot boyutuyla çarpmak için yapılır. EBM, 100 mikron ila 2 mm aralığında, derinliği 15 mm'ye kadar olan, yani yaklaşık 10'luk bir derinlik/çap oranına sahip delikler sağlayabilir. Odaklanmamış elektron ışınları durumunda, güç yoğunlukları 1'e kadar düşer. Watt/mm2. Ancak odaklanmış ışınlar durumunda güç yoğunlukları onlarca kW/mm2'ye yükseltilebilir. Karşılaştırma olarak, lazer ışınları, 1 MW/mm2 kadar yüksek bir güç yoğunluğu ile 10 – 100 mikron spot boyutuna odaklanabilir. Elektrik boşalması tipik olarak daha küçük nokta boyutlarıyla en yüksek güç yoğunluklarını sağlar. Işın akımı, ışında bulunan elektron sayısı ile doğrudan ilişkilidir. Elektron-Beam-Machining'deki ışın akımı, 200 mikroamper ila 1 amper kadar düşük olabilir. EBM'nin ışın akımının ve/veya darbe süresinin arttırılması, darbe başına enerjiyi doğrudan artırır. Daha kalın plakalarda daha büyük delikler işlemek için 100 J/darbeyi aşan yüksek enerjili darbeler kullanıyoruz. Normal koşullar altında, EBM-işleme bize çapaksız ürün avantajı sunar. Elektron Işınlı İşleme'de işleme özelliklerini doğrudan etkileyen süreç parametreleri şunlardır:

 

• Hızlanma voltajı

 

• Işın akımı

 

• Nabız süresi

 

• Darbe başına enerji

 

• Darbe başına güç

 

• Lens akımı

 

• Nokta boyutu

 

• Güç yoğunluğu

 

Elektron-Işın-İşleme kullanılarak bazı fantezi yapılar da elde edilebilir. Delikler, derinlik boyunca konik veya namlu şeklinde olabilir. Işını yüzeyin altına odaklayarak ters sivrilikler elde edilebilir. Çelik, paslanmaz çelik, titanyum ve nikel süper alaşımları, alüminyum, plastik, seramik gibi çok çeşitli malzemeler e-kirişli işleme kullanılarak işlenebilir. EBM ile ilişkili termal hasarlar olabilir. Ancak, EBM'de kısa darbe süreleri nedeniyle ısıdan etkilenen bölge dardır. Isıdan etkilenen bölgeler genellikle 20 ila 30 mikron civarındadır. Alüminyum ve titanyum alaşımları gibi bazı malzemeler çeliğe kıyasla daha kolay işlenir. Ayrıca EBM işleme, iş parçaları üzerindeki kesme kuvvetlerini içermez. Bu, mekanik işleme tekniklerinde olduğu gibi, kırılgan ve kırılgan malzemelerin EBM ile önemli bir bağlama veya bağlama olmaksızın işlenmesini sağlar. Delikler ayrıca 20 ila 30 derece gibi çok sığ açılarda delinebilir.

 

 

 

Elektron Işınlı İşlemenin Avantajları: EBM, yüksek en-boy oranına sahip küçük delikler delinirken çok yüksek delme oranları sağlar. EBM, mekanik özelliklerinden bağımsız olarak hemen hemen her malzemeyi işleyebilir. Hiçbir mekanik kesme kuvveti dahil değildir, bu nedenle iş bağlama, tutma ve sabitleme maliyetleri ihmal edilebilir ve kırılgan/kırılgan malzemeler sorunsuz bir şekilde işlenebilir. EBM'de ısıdan etkilenen bölgeler kısa darbeler nedeniyle küçüktür. EBM, elektron ışınlarını ve CNC tablasını saptırmak için elektromanyetik bobinler kullanarak her türlü delik şeklini hassasiyetle sağlayabilir.

 

 

 

Elektron Işınıyla İşlemenin Dezavantajları: Ekipman pahalıdır ve vakum sistemlerinin işletilmesi ve bakımı özel teknisyenler gerektirir. EBM, gerekli düşük basınçlara ulaşmak için önemli vakum pompalama süreleri gerektirir. EBM'de ısıdan etkilenen bölge küçük olmasına rağmen, yeniden döküm tabakası oluşumu sıklıkla meydana gelir. Uzun yıllara dayanan tecrübemiz ve bilgi birikimimiz, üretim ortamımızda bu değerli ekipmandan yararlanmamıza yardımcı oluyor.