Vad är elektronstrålsmältning?
Elektronstrålsmältning (EBM) är en teknik där en maskindel tillverkas genom att smälta skikt på ett pulverlager för att bilda den önskade formen. Denna snabba tillverkningsmetod använder en elektronstråle i vakuum för att producera den nödvändiga temperaturen för att smälta pulvret. Delar konstruerade på detta sätt är typiskt anmärkningsvärda för att ha mer önskvärda fysiska egenskaper än delar konstruerade med andra metoder.
För att bygga upp en komponent genom smältning av elektronstråle placeras materialet som ska bearbetas i en vakuumkammare. Storleken på denna kammare bestämmer den största möjliga storleken på den färdiga delen. Elektroner avges sedan från en glödtråd och accelereras till ungefär hälften av ljusets hastighet. Magnetfält fokuserar och riktar strålen till nödvändiga platser. När elektronerna kolliderar med partiklar av pulver omvandlas deras kinetiska energi till termisk energi varigenom pulvret värms upp.
Eftersom strålen endast påverkar ett mycket grunt område på materialets yta, byggs delen upp lager för lager. Datorer används vanligtvis för att kontrollera strålens placering och uppehållstid, även om en operatör som övervakar processen ibland kommer att justera den. Tredimensionell datorstödd schematik ger den dimensionella informationen som är nödvändig för att rikta strålen.
EBM benämns ofta en typ av snabb tillverkningsmetod som kallas additiv tillverkning. Sådana processer levererar exakta mängder energi och material till exakta platser för att utveckla den önskade strukturen. I stället för att använda en form för att definiera formen på delen använder additiv tillverkningstekniker en tredimensionell digital plan för att ange dess form.
Metaller är de mest typiska materialen som används för att konstruera komponenter med elektronstrålsmältning. Andra material används emellertid ibland, såsom keramik och keramik-metallkompositer. Elektronstrålsmältning är särskilt lämplig för användning med material som reagerar med syre eftersom tillverkning sker i en vakuumkammare.
Det finns ett antal fördelar förknippade med smältning av elektronstrålar. På grund av den höga energin som är involverad möjliggör denna teknik hög smältkapacitet och hög produktivitet. EBM kan producera komponenter med extremt komplexa geometrier. Resulterande delar är allmänt kända för sin extremt höga täthet och brist på tomrum i strukturen.
De extremt höga temperaturer som vanligtvis är involverade i processen producerar ofta metalldelar med liknande metallurgiska egenskaper som värmebehandlade komponenter. Till exempel har produkter enligt denna metod generellt högre hållfasthet och liten eller ingen restspänning jämfört med produkter av andra tillverkningsmetoder. Detta reducerar ofta produktionstiden genom att undvika ytterligare värmebehandlingsoperationer när delen har byggts.
Komponenter tillverkade med elektronstrålsmältning finns i en mängd olika tillämpningar. Dess lämplighet för användning med reaktiva titanlegeringar innebär att elektronstrålsmältning ofta används för att konstruera lätta titankomponenter såsom medicinska implantat. Känd för att producera delar med hög hållfasthet och god metallurgisk kvalitet och används också ofta för att producera högpresterande delar. Till exempel används den för att tillverka sådana föremål som turbinblad för flyg- och rymdapplikationer och fordonsramar som används i motorsport.