Soudage par faisceau

Soudage par faisceau d'??lectrons (EBW) est une fusion de soudure , dans lequel un processus de faisceau ?? grande vitesse des ??lectrons est appliqu??e sur les mat??riaux ?? assembler. Les pi??ces fondent comme ??nergie cin??tique des ??lectrons se transforme en chaleur ?? l'impact, et le m??tal d'apport, le cas ??ch??ant, ??galement fait fondre pour former une partie de la soudure. La soudure se fait souvent dans des conditions d'un de vide pour ??viter dispersion du faisceau d'??lectrons. Le processus a ??t?? d??velopp?? par le physicien allemand Karl-Heinz Steigerwald, qui ??tait au moment de travailler sur diverses applications du faisceau d'??lectrons, per??ue et a d??velopp?? le premier faisceau d'??lectrons pratique machine de soudure qui a commenc?? ?? fonctionner en 1958.

Op??ration

Comme les ??lectrons frappent la pi??ce ?? usiner, leur ??nergie est convertie en chaleur, vaporiser instantan??ment le m??tal ?? des temp??ratures proches de 25 000 ?? C . La chaleur p??n??tre profond??ment, ce qui permet de souder des pi??ces beaucoup plus ??pais que ce qui est possible avec la plupart des autres proc??d??s de soudage. Cependant, parce que le faisceau d'??lectrons est bien cibl??e, l'apport de chaleur total est en fait tr??s inf??rieure ?? celle de toute processus de soudage ?? l'arc. Par cons??quent, l'effet de soudure sur le mat??riau environnant est minime, et la zone affect??e par la chaleur est faible. La distorsion est faible, et la pi??ce se refroidit rapidement, et alors que normalement un avantage, cela peut conduire ?? la fissuration dans acier haute teneur en carbone. Presque tous les m??taux peuvent ??tre soud??s par le proc??d??, mais le plus commun??ment sont soud??es aciers inoxydables, superalliages, et r??actif et m??taux r??fractaires. Le processus est aussi largement utilis?? pour effectuer des soudures d'une vari??t?? de combinaisons de m??taux dissemblables. Toutefois, en essayant de souder de l'acier au carbone dans un vide am??ne le m??tal ?? ??mettre des gaz ?? mesure qu'il fond, de sorte que d??soxydants doivent ??tre utilis??s pour emp??cher la porosit?? soudure. Soudage par faisceau d'??lectrons est un processus tr??s similaire ?? soudage par faisceau laser, sauf que les ??lectrons sont focalis??s au lieu de photons dans le cas de lasers. L'avantage d'utiliser un faisceau d'??lectrons est que le faisceau ne pr??sente pas de tendance ?? se ??carter comme des faisceaux laser quand ils font contact avec la pi??ce ?? usiner. Certaines des utilisations de EB soudage comprennent faire l'a??rospatiale et des pi??ces automobiles, ainsi que des pi??ces de semi-conducteurs et m??me des bijoux.

La quantit?? de l'apport de chaleur, et ainsi la p??n??tration, d??pend de plusieurs variables, notamment le nombre et la vitesse des ??lectrons percutant la pi??ce, le diam??tre du faisceau d'??lectrons, et la vitesse de Voyage. Une plus grande intensit?? du faisceau entra??ne une augmentation de l'apport de chaleur et la p??n??tration, tandis que la vitesse de Voyage ult??rieure diminue la quantit?? de l'apport de chaleur et r??duit la p??n??tration. Le diam??tre du faisceau peut ??tre modifi??e en d??pla??ant le point focal par rapport ?? la pi??ce ?? usiner, la focalisation du faisceau au-dessous de la surface augmente la p??n??tration, tout en mettant le point focal au-dessus de la surface augmente la largeur de la soudure.

Les trois principales m??thodes de EBW sont appliqu??s chacun dans diff??rents environnements de soudage. Le premier proc??d?? mis au point n??cessite que la chambre de soudage soit ?? un vide pouss??. Mat??riau ??pais comme 15 cm (6 in) peuvent ??tre soud??s, et la distance entre le pistolet de soudage et la pi??ce (la distance de s??paration) peut ??tre aussi grande que 0,7 m (30 in). Bien que le plus efficace des trois modes, les inconv??nients comprennent la quantit?? de temps n??cessaire pour ??vacuer correctement la chambre et le co??t de l'ensemble de la machine. Comme la technologie faisceau de canon ?? ??lectrons avanc??, il est devenu possible d'effectuer EBW dans un vide douce, sous la pression de 0,1 Torr. Cela permet de plus grandes chambres de soudage et r??duit le temps et le mat??riel n??cessaires pour atteindre ??vacuer la chambre, mais permet de r??duire la distance maximale d'??cartement et diminue de moiti?? l'??paisseur maximale du mat??riau de 5 cm (2 in). Le troisi??me mode est appel?? EBW nonvacuum ou EBW hors du vide, car il est effectu?? ?? pression atmosph??rique. La distance de s??curit?? doit ??tre r??duite ?? 4 cm (1,5 po), et l'??paisseur maximale du mat??riau est d'environ 5 cm (2 po). Cependant, il permet pour des pi??ces de toutes tailles ?? souder, ??tant donn?? que la taille de la chambre de soudage ne est plus un facteur. Un sch??ma peut ??tre utile

??quipement

Le canon ?? faisceau d'??lectrons utilis?? dans les deux EBW produit les ??lectrons et les acc??l??re, en utilisant un ??metteur de cathode chaude en tungst??ne qui ??met des ??lectrons lorsqu'elle est chauff??e. Les ??lectrons sont ensuite acc??l??r??s ?? un creux anode ?? l'int??rieur de la colonne de canon au moyen d'un diff??rentiel de tension ??lev??e. Ils traversent l'anode ?? grande vitesse (environ 1/2 de la vitesse de la lumi??re), et sont ensuite dirig??s vers la pi??ce ?? usiner avec des forces magn??tiques r??sultant de focalisation et des bobines de d??viation. Ces composants sont tous log??s dans un un faisceau d'??lectrons colonne arme ?? feu, dans lequel un vide pouss?? (environ 0,00001 torr) est maintenue.

La puissance de la fourniture EBW tire un courant faible (g??n??ralement inf??rieur ?? 1 A), mais fournit une tension aussi ??lev??e que 60 kV dans les machines basse tension, ou 200 kV dans les machines ?? haute tension. Machines ?? haute tension fournissent un courant aussi bas que 40 mA, et peut fournir une soudure profondeur-largeur rapport de 25: 1, tandis que le rapport avec une machine basse tension est d'environ 12: 1. La puissance du faisceau d'une source d'alimentation est un indicateur de sa capacit?? ?? effectuer un travail, et d??termine la densit?? de puissance (g??n??ralement de 40 ?? 4000 kW / cm?? ou 100-10,000 kW / in??).

Pour le vide dur et m??thodes de EBW ?? vide douces, la chambre de soudage utilis?? doit ??tre ??tanche et assez fort pour l'emp??cher d'??tre ??cras?? par la pression atmosph??rique. Il doit avoir des ouvertures de sorte que les pi??ces peuvent ??tre ins??r??s et extraits et sa taille doit ??tre suffisante pour maintenir les pi??ces mais pas significativement plus grandes, que les grandes chambres n??cessitent plus de temps pour ??vacuer. La chambre doit ??galement ??tre ??quip?? de pompes capables d'??vacuer ?? la pression d??sir??e. Pour un vide pouss??, un pompe ?? diffusion est n??cessaire, tandis que les aspirateurs mous peuvent souvent ??tre obtenus par des ??quipements moins co??teux.