Soldadura por haz de electrones:principio, funcionamiento, equipos, aplicación, ventajas y desventajas

Hoy aprenderemos sobre la soldadura por haz de electrones, principio, funcionamiento, equipos, aplicación, ventajas y desventajas con su diagrama. La soldadura por haz de electrones es un proceso de soldadura en estado líquido. Las soldaduras en estado líquido son aquellos procesos de soldadura en los que la unión metal-metal se forma en estado líquido o fundido. Esto también se clasifica como un nuevo proceso de soldadura porque utiliza energía cinética de electrones para fusionar dos piezas de trabajo de metal. Esta soldadura fue desarrollada por el físico alemán Karl-Heinz en 1958. En este proceso de soldadura, un alto chorro de electrones golpea las placas de soldadura donde su energía cinética se convierte en energía térmica. Esta energía térmica es suficiente para derretir las piezas de trabajo y fusionarlas en una sola pieza. Todo este proceso se lleva a cabo en el vacío, de lo contrario, los electrones chocan con las partículas de aire y pierden su energía.

Soldadura por haz de electrones:

Principio:

Esta soldadura funciona según el mismo principio del mecanizado por haz de electrones . Este proceso utiliza la energía cinética de los electrones para producir calor. Este calor se utiliza además para soldar dos placas de soldadura. Cuando un alto chorro de electrones golpea las placas de soldadura, su energía cinética se convierte en energía térmica. Esta energía térmica es suficiente para fusionar dos placas de metal para formar una junta de soldadura.

Equipos:

Fuente de alimentación:

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

Pistola de electrones:

Es el corazón de la soldadura por haz de electrones. Es un tubo catódico (polo negativo) que genera electrones, los acelera y los enfoca en un punto. Esta pistola está fabricada principalmente con aleaciones de tungsteno o tantalio. El filamento del cátodo se calienta hasta 2500 grados centígrados para la emisión continua de electrones.

Ánodo:

El ánodo es un polo positivo que está justo después del cañón de electrones. Su función principal es atraer carga negativa, (en este caso electrones) proporcionarles un camino y no permitir que se desvíen de su camino.

Lentes Magnéticos:

Hay una serie de lentes magnéticas que sólo permiten el paso de electrones convergentes. Absorben todos los electrones divergentes y de baja energía, y proporcionan un haz de electrones de alta intensidad.

Lente electromagnética y bobina deflectora:

La lente electromagnética utilizada para enfocar el haz de electrones en la pieza de trabajo y la bobina de desviación desvían el haz en el área de soldadura requerida. Estas son la última unidad del proceso EBW.

Dispositivo de sujeción de trabajo:

EBW utiliza una mesa CNC para sujetar la pieza de trabajo que puede moverse en las tres direcciones. Las placas de soldadura se sujetan en la mesa CNC con el uso de accesorios adecuados .

Cámara de vacío:

Como sabemos, todo este proceso tiene lugar en una cámara de vacío. El vacío se crea mediante una bomba accionada mecánica o eléctricamente . Los rangos de presión en la cámara de vacío son de aproximadamente 0,1 a 10 Pa.

Trabajando:

Su funcionamiento se puede resumir de la siguiente manera.

• Primero, el cañón de electrones, que es un cátodo, produce electrones. Estos electrones se mueven hacia el ánodo, que tiene carga positiva y se coloca justo después del cañón de electrones.
• El ánodo acelera los electrones y forma un chorro de electrones que se mueve más hacia las lentes magnéticas.
• Las lentes magnéticas son una serie de lentes que se utilizan para absorber electrones de baja energía y no permiten que los electrones divergentes pasen a través de ellos. Proporcionan un chorro de electrones de alta intensidad.
• Ahora este haz de electrones pasa a través de una lente electromagnética y una bobina defectuosa que se utilizan para enfocar y desviar el haz de electrones en el punto requerido. Esta unidad dirige el haz de electrones de alta velocidad a la cavidad de soldadura donde su cinética La energía se convierte en energía térmica debido a la colisión. Esta energía térmica se utiliza para crear soldadura por fusión. Todo este proceso de soldadura se lleva a cabo en una cámara de vacío; de lo contrario, los electrones chocan con las partículas de aire en el camino y pierden su energía.

Este funcionamiento puede entenderse fácilmente con el siguiente video.

Aplicación:

• Se utiliza en industrias aeroespaciales y marinas para trabajos de estructura
• Se utiliza para unir titanio y su aleación.
• Este tipo de soldadura es muy utilizado para unir engranajes , sistema de transmisión , turbocompresor etc. en la industria del automóvil.
• Se utiliza para soldar conectores electrónicos en industrias electrónicas.
• Este proceso también se usa en reactores nucleares y en industrias médicas

Ventajas y desventajas:

Ventajas:

• Puede soldar metales similares y diferentes.
• Proporciona una alta tasa de unión de metales.
• Bajo costo operativo porque no se utiliza material de relleno ni fundente.
• Proporciona una superficie de soldadura de alto acabado.
• Se puede utilizar para soldar materiales duros.
• Menos defectos de soldadura  ocurren debido a que todo el proceso se lleva a cabo en el vacío.

Desventajas:

• Alto capital o costo de instalación.
• Se requiere mano de obra altamente calificada.
• Requiere mantenimiento con frecuencia.
• El tamaño de las piezas de trabajo está limitado según la cámara de vacío.
• No se puede hacer en el sitio debido al vacío.

Se trata de la soldadura por haz de electrones, principio, funcionamiento, equipos, aplicación, ventajas y desventajas. Si tiene alguna consulta sobre este artículo, pregunte comentando. Si te ha gustado este artículo, no olvides compartirlo con tus amigos. Suscríbete a nuestro sitio web para más artículos interesantes. Gracias por leerlo.


Fuente de la imagen: https://www.ebindustries.com/electron-beam-welding/