Zobacz wizualizację
Wersja językowa polski english mapa strony
Aktualnie znajdujesz się na:Strona głównaOfertaUsługi obróbcze i kooperacyjneUrządzenie do spawania wiązką elektronów
NEWS:

Urządzenie do spawania wiązką elektronów

  • Spawaniem elektronowym nazywa się proces łączenia materiałów poprzez bombardowanie styku łączonych przedmiotów wiązką elektronową o dużej gęstości energii. Prawie natychmiastowa zamiana energii kinetycznej elektronów na ciepło w miejscu zderzenia z powierzchnią spawanego przedmiotu powoduje lokalne stopienie materiału i wytworzenie spoiny po jego ponownym zakrzepnięciu. 

     
    Z uwagi na fakt, iż spoiny wykonane wiązką elektronów (WE) charakteryzują się najwyższą jakością, technikę te wykorzystuje się w przemyśle lotniczym, zbrojeniowym, chemicznym.
     
    Dlaczego do spawania metali wykorzystuje się wiązkę elektronów?
    • Wiązka elektronowa posiada szereg zalet w porównaniu z metodami konwencjonalnymi. Wiązkę elektronową można zogniskować uzyskując ogromną koncentrację energii na jednostkę, powierzchni (10^6 - 10^9 W/cm2).
    • Spoiny wykonane przy użyciu wiązki elektronów cechują się dużą głębokością i b. małą szerokością przekroju poprzecznego.
    • Przygotowanie elementów (detali) do spawania jest stosunkowo łatwe. Nie wymaga wykonania faz spawalniczych ani użycia dodatkowego materiału i sprowadza się jedynie do spawania stykających się z sobą płaszczyzn.
    • W wyniku zogniskowania wiązki nagrzaniu podlegają jedynie sąsiadujące ze spoiną partie materiału, dzięki czemu spawane elementy nie podlegają odkształceniu.
    • Spawanie WE pozwala na uzyskanie dużych prędkości spawania (do 100mm/sek.)
    • Spoiny wykonane w próżni przy pomocy WE są całkowicie wolne od wszelkich zanieczyszczeń spawalniczych i nie są narażone na proces utleniania.
    • Energię wiązki elektronów w procesie spawania można w łatwy sposób regulować.
    • Sterowanie procesem spawania może być w łatwy sposób zautomatyzowane a sam proces jest w pełni powtarzalny.
    Co można spawać wiązką elektronów?
    Wiązką elektronową można spawać wszystkie materiały spawane tradycyjnymi metodami, a ponadto:
    • Stale o zwiększonej zawartości węgla,
    • Metale o dużym przewodnictwie cieplnym, np. miedź i jej stopy, aluminium i jego stopy, złoto, srebro, platynę.
    • Metale trudnotopliwe, np. wolfram, tantal, molibden, niob, tytan i stopy tytanu,
    • Metale chemicznie aktywne, np. beryl, wanad itp. 
    • Metale o rozmaitych własnościach fizykochemicznych np. taśmy bimetaliczne.
     
    Spawane zespoły mogą składać się z elementów o znacznie zróżnicowanych przekrojach. Z uwagi na obróbkę wymiarową mogą to być detale wykonane „na gotowo" lub w postaci półfabrykatów przeznaczonych do dalszej obróbki. Wiązką elektronową można wykonaną uprzednio spoinę poddać obróbce cieplnej, takiej jak hartowanie bezprzetopieniowe, wyżarzanie, odpuszczanie i w ten sposób sterować jej własnościami.
     
    W przypadku wiązki elektronowej zaletą jest możliwość obrabiania powierzchni nieobrabialnych w sposób konwencjonalny, czystość obróbki (proces odbywa się w komorze próżniowej), wyeliminowanie odkształceń i zmian wymiarowych wsadu, możliwość precyzyjnego, komputerowego sterowania wiązka, dokładna kontrola parametrów nagrzewania i spawania, możliwość obrabiania fragmentów powierzchni obrobionego w zasadzie „na gotowo” wsadu o skomplikowanych kształtach, duża powtarzalność wyników, łatwość automatyzacji, możliwość uzyskania dużej precyzji obróbki (tolerancje rzędu mikrometrów), duża wydajność, bardzo mała energochłonność (sprawność energetyczna dochodzi do 80-90%), wyeliminowania ośrodków chłodzących. Wiązka elektronów stanowi źródło o bardzo wielkiej mocy (zwykle do kilkudziesięciu kW) i koncentrowanie jej na niewielkiej powierzchni (od kilku mm do poniżej 1nm) zapewnia uzyskanie szybkości nagrzewania nawet w granicach (10^3 - 10^5) K/s i pozwala nie tylko na praktycznie natychmiastowe grzanie, ale również na przetopienie warstwy powierzchniowej oraz niemal natychmiastowe jej ochłodzenie. Do chłodzenia wsadu nie wykorzystuje się dodatkowych ośrodków chłodzących, lecz masę wsadu. Dzięki dobrej przewodności cieplnej materiału wsadu, energia cieplna z miejsca nagrzanego jest bardzo szybko odprowadzana do miejsc położonych głębiej. To tzw. samochłodzenie pozwala na uzyskanie szybkości chłodzenia porównywalnych z szybkościami nagrzewania, pod warunkiem jednak, że objętość strefy metalu nienagranego będzie 5-8 razy większa od objętości strefy metalu nagrzanego, co praktycznie umożliwia nagrzewanie bardzo cienkich elementów o grubości przekraczającej co najmniej 4 razy głębokość strefy nagrzanej.
     
    Do wad należą: duży koszt spawarek elektronowych, zastosowanie ograniczone do wybranych kształtów i niezbyt dużych wsadów (ograniczonych wielkością komory roboczej), konieczność stosowania próżni, konieczność demagnetyzacji obrabianych części oraz ochrona przed promieniowaniem rentgenowskim (w przypadku wysokich napięć przyśpieszających – około 150 kV).
    Pod względem jakości obróbki – technologie elektronowe są porównywalne z technologiami laserowymi.
    Procesy technologiczne z udziałem WE mają szerokie perspektywy aplikacyjne, są czyste i ekologiczne, a także przyczyniają się do obniżenia energo- i materiałochłonności produkcji.
     
    (Opracowano w oparciu o materiały: Doświadczalnego Działu Przemysłowego Instytutu Elektroniki w Warszawie)