Co to jest spawanie wiązką elektronową?

Spawanie wiązką elektronów (EBW) to proces spawania, który wykorzystuje wąską wiązkę wysokoenergetycznych elektronów do stopienia materiału i utworzenia spoiny, która łączy dwa kawałki metalu. Elektrony - ujemnie naładowane cząstki subatomowe - są przyspieszane, aż osiągną prędkość od 30 do 70 procent. Przy tej prędkości wiązka elektronów jest w stanie ogrzać powierzchnie do spawania do wymaganej temperatury. EBW jest rodzajem spawania niskociśnieniowego, które wymaga wysokiego podciśnienia. Wymagania EBW sprawiają, że jest to jedna z droższych form spawania, ale jakość i głębokość spoiny sprawiają, że jest to najlepszy wybór w określonych sytuacjach, takich jak niektóre zastosowania w lotnictwie.

W przeciwieństwie do niektórych innych form spawania, spawanie wiązką elektronów nie wymaga „drutu elektrodowego” - metalowego żarnika umieszczonego między dwoma elementami do zespawania ze sobą. Cała spoina jest tworzona z metalu połączonych elementów. Wiązka EBW jest bardzo wąska, dzięki czemu może działać w sytuacjach, w których pożądane jest minimalne nagrzewanie całego materiału.

Potrzebna jest próżnia, aby utworzyć wiązkę w EBW. Zazwyczaj można użyć szeregu komór o różnych poziomach, aby stworzyć EBW, który może spawać materiał poza próżnią. Metody o niskiej lub bez próżni mogą jednak poświęcać czystość spoiny, a także zmniejszać głębokość i zwiększać szerokość.

Spawanie wiązką elektronów ma wiele zalet w porównaniu z innymi rodzajami spawania. Większy stosunek głębokości do szerokości EBW w próżni sprawia, że ​​dobrze nadaje się do grubych połączeń. Wąski bieg wiązki pomaga również ograniczyć odkształcenie spawanych materiałów poprzez zmniejszenie całkowitej ogrzanej powierzchni. Rozmiar spoiny może być bardziej spójny niż w przypadku innych rodzajów spoin, a EBW zazwyczaj tworzy spoinę mocniejszą niż średnia.

Charakter EBW może również sprawić, że będzie on użyteczny w łączeniu różnych metali. Spawanie wiązką elektronów może nawet działać, łącząc metale reaktywne - metale, które łatwo reagują po podgrzaniu - oraz metale ogniotrwałe - metale odporne na ciepło, o temperaturze topnienia przekraczającej 3000 do 3100 ° F (około 1650 do 1700 ° C).

Najbardziej niedopuszczalną cechą spawania wiązką elektronów jest koszt sprzętu, który jest znacznie bardziej wyspecjalizowany niż w przypadku innych technik spawania. Mogą również występować wysokie koszty konfiguracji przed położeniem spoiny. Konieczność pracy w próżni może również okazać się ograniczona do wielkości elementów, które można połączyć z EBW.