¿Cómo funciona la soldadura por haz de electrones? Ventajas y Aplicaciones

En este artículo, aprenderá qué es la soldadura por haz de electrones ? es principio de funcionamiento, equipo, aplicaciones, ventajas, y más. Además, descargue el archivo PDF de este artículo al final.

Soldadura por haz de electrones

¿Qué es EBM?

EBM o Soldadura por haz de electrones es un proceso de soldadura que utiliza el calor producido por un haz de electrones de alta energía. Los electrones golpean la pieza de trabajo y su energía cinética se transforma en energía térmica calentar el metal para que los lados de la pieza de trabajo se puedan unir y se pueda formar una soldadura después de la congelación.

La soldadura por haz de electrones también es un proceso de soldadura en estado líquido. En el cual, la unión de metal a metal se forma en estado líquido o fundido. También se denomina proceso de soldadura porque utiliza electrones ' energía cinética para unir dos piezas de metal.

¿Cuándo se inventó EBM?

Esta soldadura fue inventada en 1958 por el físico alemán Karl-Heinz. En este proceso de soldadura, una gran corriente de electrones golpea las placas de soldadura, donde su energía cinética se convierte en energía térmica.

Esta energía térmica es suficiente para fundir las piezas de trabajo y unirlas en una sola pieza. Todo este proceso tiene lugar en el vacío, de lo contrario, electrones colisionan con partículas de aire y pierden su energía.

Si desea comprar la máquina de soldadura por haz de electrones, el costo es de alrededor de $ 1,000,000 de EBW-112x102x66 disponible en Sciaky. La máquina tiene una soldadora de haz de vacío duro controlada por computadora de 30KW W2000, con una pistola de bajo voltaje (60KV).

Equipamiento de EBM

Los siguientes son los equipos de EBM:

1. Pistola de electrones
2. Ánodo
3. Lentes magnéticas
4. Lente electromagnética y bobina deflectora
5. Dispositivo de sujeción de trabajo
6. Cámara de vacío
7. Fuente de alimentación

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1. Cañón de electrones

Es el equipo importante de la soldadura por haz de electrones. Es un tubo catódico (polo negativo) que genera electrones, los acelera y los concentra en un solo lugar. Esta pistola a menudo se fabrica con aleaciones de tungsteno o tantalio. El filamento del cátodo se calienta hasta 2500°C para la descarga continua de electrones.

2. Ánodo

El ánodo es un polo positivo justo detrás del cañón de electrones. Su principal función es atraer una carga negativa, (electrones en este caso) dándoles un camino y no permitiendo que se desvíen de su camino.

3. Lentes magnéticas

Hay una serie de lentes magnéticas que sólo dejan pasar los electrones convergentes. Todos ellos absorben electrones divergentes con baja energía y proporcionan un haz de electrones de alta intensidad.

4. Lente electromagnética y bobina deflectora

Se emplean lentes electromagnéticos para enfocar el haz de electrones en la pieza de trabajo y la bobina de desviación desvía el haz hacia el área de soldadura esperada. Estas son las unidades finales del proceso EBW.

5. Dispositivo de sujeción de trabajo

Este proceso de soldadura utiliza mesas CNC para sujetar piezas de trabajo que pueden girar en las tres direcciones. Las placas de soldadura se sujetan a la mesa CNC con el uso de accesorios adecuados.

6. Cámara de vacío

Como sabes, todo este proceso tiene lugar en una cámara de vacío. El vacío se produce mediante bombas mecánicas o eléctricas. El rango de presión en la cámara de vacío es de aproximadamente 0,1 a 10 Pa.

7. Fuente de alimentación

Este proceso de soldadura EBM utiliza una fuente de energía para suministrar un haz continuo de electrones para el proceso de soldadura. El rango de voltaje de soldadura para equipos de bajo voltaje o para soldadura delgada es de aproximadamente 5 a 30 kV y para equipos de alto voltaje o de 70 a 150 kV para soldadura gruesa.

Principio de funcionamiento de la soldadura por haz de electrones

Funciona según el principio de soldadura por haz de electrones. Este proceso utiliza la energía cinética de los electrones para generar calor. Este calor se utiliza para soldar dos placas de soldadura.

Cuando una gran corriente de electrones golpea las placas de soldadura, su energía cinética se convierte en energía térmica. Esta energía térmica es suficiente para formar una unión fusionada al unir dos placas de metal.

Funcionamiento de la soldadura por haz de electrones

EBM es un proceso de soldadura utilizando el calor generado por un haz de electrones de alta energía. Los electrones golpean la pieza de trabajo y su energía cinética se convierte en energía térmica calentando el metal para que los lados de la pieza de trabajo se unan y se pueda formar una soldadura después de la congelación.

El proceso se lleva a cabo en la cámara de vacío a una presión de aproximadamente 2 x 10-7 a 2 x 10-6 psi (0,0013 a 0,0013 Pa). Se requiere una identificación de vacío tan alta para evitar la pérdida de energía del electrón en las colisiones con las moléculas de aire.

Los electrones son emitidos por un cátodo (cañón de electrones). Debido a un alto voltaje (alrededor de 150 kV) utilizado entre el cátodo y el ánodo, los electrones son estimulados hasta un 30% - 60% de la velocidad de la luz. La energía cinética de los electrones se vuelve suficiente para fundir la soldadura objetivo. Parte de la energía del electrón se transforma en radiación de rayos X.

Los electrones estimulados por el campo eléctrico luego se enfocan en un haz delgado en la bobina de enfoque. La bobina de desviación mueve el haz de electrones a lo largo de la soldadura. El haz de electrones es capaz de soldar piezas de trabajo con un espesor de 0,004″ (0,01 mm) hasta 6″ (150 mm) de acero y hasta 20″ (500 mm) de aluminio.

Se puede utilizar soldadura por haz de electrones para unir cualquier metal, incluidos los metales que rara vez se sueldan con otros métodos de soldadura:metales refractarios (tungsteno, molibdeno y niobio) y metales químicamente activos (titanio, circonio y berilio).

La soldadura por haz de electrones también es capaz de unir metales diferentes. El arreglo se hace como se muestra en la figura.

Ventajas de la soldadura por haz de electrones

1. Soldadura continua apretada.
2. Tiene baja distorsión.
3. Soldadura estrecha y zona afectada por el calor estrecha.
4. No se requiere metal de aporte.
5. Puede soldar metales uniformes y de difusión.
6. El proceso de soldadura por haz de electrones proporciona una alta tasa de unión de metales.
7. Se puede utilizar para soldar materiales duros.
8. Proporciona soldadura de alto acabado superficial.
9. Todo el proceso en vacío tiene menos defectos de soldadura.

Desventajas de la soldadura por haz de electrones

1. Su equipamiento es muy caro.
2. Tiene altos gastos de producción.
3. Este tipo de soldadura tiene radiación de rayos X.
4. Tiene un alto capital o costos instalados.
5. Se requiere mantenimiento regular.
6. El tamaño de la pieza de trabajo está limitado según la cámara de vacío.
7. Requiere mano de obra altamente calificada.

Aplicaciones de la soldadura por haz de electrones

1. Se utiliza en industrias aeroespaciales y marinas para trabajos de infraestructura.
2. Este tipo de soldadura se utiliza generalmente en la industria del automóvil para conectar engranajes, sistemas de transmisión, turbocompresores, etc.
3. EBM se aplica para unir titanio y sus aleaciones.
4. Se utiliza en industrias electrónicas para soldar conectores electrónicos.
5. Este proceso de soldadura EBM también se utiliza en reactores nucleares e industrias médicas.

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Así que ahora, esperamos haber aclarado todas tus dudas sobre EBM. Si todavía tienes dudas sobre la “soldadura por haz de electrones ” puedes preguntar en los comentarios.

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