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In ELECTRON-BEAM MACHINING (EBM) 我们将高速电子集中成一个窄束，这些束指向工件，产生热量并使材料蒸发。因此EBM是一种 HIGH-ENERGY-BEAM MACHINING technique。电子束加工 (EBM) 可用于对各种金属进行非常精确的切割或钻孔。与其他热切割工艺相比，表面光洁度更好，切口宽度更窄。 EBM-Machining 设备中的电子束是在电子束枪中产生的。电子束加工的应用与激光加工类似，只是 EBM 需要良好的真空。因此，这两个过程被归类为电光热过程。用EBM工艺加工的工件位于电子束下方并保持在真空下。我们 EBM 机器中的电子束枪还配有照明系统和望远镜，用于将光束与工件对齐。工件安装在 CNC 工作台上，因此可以使用喷枪的 CNC 控制和光束偏转功能加工任何形状的孔。为了实现材料的快速蒸发，光束中功率的平面密度必须尽可能高。在撞击点可以达到高达 10exp7 W/mm2 的值。电子在很小的区域内将其动能转化为热能，受束流撞击的材料会在很短的时间内蒸发。前端顶部的熔融材料被下部的高蒸气压排出切割区。 EBM 设备的构造类似于电子束焊接机。电子束机器通常利用 50 到 200 kV 范围内的电压将电子加速到光速（200,000 km/s）的 50% 到 80%。其功能基于洛伦兹力的磁透镜用于将电子束聚焦到工件表面。在计算机的帮助下，电磁偏转系统可以根据需要定位梁，因此可以钻出任何形状的孔。换句话说，电子束加工设备中的磁透镜对光束进行整形并减少发散。另一方面，孔径只允许会聚的电子通过并从边缘捕获发散的低能电子。 EBM-Machines 中的孔径和磁透镜因此提高了电子束的质量。 EBM 中的喷枪以脉冲模式使用。可以使用单脉冲在薄片上钻孔。然而，对于较厚的板，将需要多个脉冲。通常使用低至 50 微秒到长达 15 毫秒的切换脉冲持续时间。为了最大限度地减少电子与空气分子的碰撞导致散射并将污染降至最低，EBM 中使用了真空。真空生产困难且昂贵。尤其是在大体积和腔室中获得良好的真空是非常苛刻的。因此，EBM 最适合适合尺寸合理的紧凑型真空室的小零件。 EBM 枪内的真空度为 10EXP(-4) 到 10EXP(-6) Torr。电子束与工件的相互作用会产生对健康造成危害的 X 射线，因此训练有素的人员应操作 EBM 设备。一般来说，EBM-Machining 用于切割直径小至 0.001 英寸（0.025 毫米）的孔，以及厚度达 0.250 英寸（6.25 毫米）的材料上窄至 0.001 英寸的槽。特征长度是光束处于活动状态的直径。 EBM 中的电子束可能具有几十微米到毫米的特征长度，这取决于电子束的聚焦程度。一般使高能聚焦电子束以10-100微米的光斑大小撞击工件。 EBM 可以提供直径在 100 微米到 2 毫米范围内的孔，深度可达 15 毫米，即深度/直径比约为 10。在散焦电子束的情况下，功率密度将降至 1瓦特/平方毫米。然而，在聚焦光束的情况下，功率密度可以增加到几十千瓦/平方毫米。作为比较，激光束可以聚焦在 10 – 100 微米的光斑尺寸上，功率密度高达 1 MW/mm2。放电通常以较小的光斑尺寸提供最高的功率密度。束流与束中可用电子的数量直接相关。电子束加工中的束流可低至 200 微安至 1 安培。增加 EBM 的束流和/或脉冲持续时间会直接增加每个脉冲的能量。我们使用超过 100 J/脉冲的高能脉冲在较厚的板上加工较大的孔。在正常情况下，EBM 加工为我们提供了无毛刺产品的优势。电子束加工中直接影响加工特性的工艺参数有：

 

• 加速电压

 

• 束流

 

• 脉冲持续时间

 

• 每脉冲能量

 

• 每脉冲功率

 

• 镜头电流

 

• 光斑尺寸

 

• 功率密度

 

使用电子束加工也可以获得一些花哨的结构。孔可以沿深度逐渐变细或呈桶形。通过将光束聚焦在表面下方，可以获得反向锥度。可以使用电子束加工来加工各种材料，例如钢、不锈钢、钛和镍超合金、铝、塑料、陶瓷。可能存在与 EBM 相关的热损伤。然而，由于 EBM 中的短脉冲持续时间，热影响区很窄。热影响区一般在 20 到 30 微米左右。与钢相比，铝和钛合金等一些材料更容易加工。此外，EBM 加工不涉及工件上的切削力。这使得 EBM 可以加工易碎和易碎材料，而无需像机械加工技术那样进行任何显着的夹紧或连接。孔也可以以非常浅的角度钻孔，例如 20 到 30 度。

 

 

 

电子束加工的优势： EBM 在钻出高纵横比的小孔时提供非常高的钻孔速率。 EBM 几乎可以加工任何材料，无论其机械性能如何。不涉及机械切削力，因此工件夹紧、夹持和固定成本可以忽略不计，并且可以毫无问题地加工易碎/易碎材料。由于短脉冲，EBM 中的热影响区很小。 EBM 能够通过使用电磁线圈来偏转电子束和 CNC 工作台来提供任何形状的精确孔。

 

 

 

电子束加工的缺点：设备昂贵，操作和维护真空系统需要专业技术人员。 EBM 需要相当长的真空抽气时间才能达到所需的低压。尽管 EBM 的热影响区很小，但重铸层的形成经常发生。我们多年的经验和专业知识帮助我们在制造环境中利用这种宝贵的设备。

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