Tài liệu Hàn bằng tia điện tử

Gia công tia điện tử (Electric Beam Machining – EBM) là quá trình gia công nhiệt. Mục đích của công nghệ gia công tia điện tử là biến đổi động năng của điện tử thành nhiệt năng với tỉ lệ cao hơn và nhờ vậy bằng cách làm nóng cục bộ mà ta có thể tiến hành nhiều phương pháp gia công nhiệt khác nhau. Với nguyên lý gia công này ta có thể gia công những chi tiết khó nếu gia công bằng phương pháp gia công truyền thống. Khả năng phương pháp gia công này không chỉ trong lĩnh vực gia công bằng cách lấy đi phần vật liệu cần gia công mà còn có thể hàn các chi tiết lại với nhau, đây là lĩnh vực mới của phương pháp gia công tia điện tử. Phương pháp này tỏ ra siêu việt khi gia công những vật liệu cứng, chịu lửa và vật liệu gốm khác.



Sơ đồ nguyên lý máy hàn bằng tia điện tử

Nguyên công hàn thực hiện nhờ chùm tia điện tử có kích thước tiết diện ngang lớn từ vài chục đến vài trăm mm, nhưng mật độ năng lượng nhỏ khoảng 105 ¸107 W/cm2 và công suất tiêu hao năng lượng lại lớn có thể vài trăm đến vài chục kW. Chùm tia này được chiếu tới mối ghép giữa các chi tiết và đốt nóng nó đến nhiệt độ nóng chảy. Đường hàn bằng chùm tia điện tử sạch, không bị lẫn khí và các oxyt và tạp chất. Năng lượng hàn nhỏ hơn so với các phương pháp hàn khác do sự tập trung năng lượng cao ở tiêu điểm của chùm tia điện tử.

Thiết bị hàn chùm tia điện tử dùng khi hàn kim loại có thể được chia làm hai loại:

- Thiết bị điện áp thấp, làm việc với điện áp gia tốc đến 15 – 20 kV.

- Thiết bị điện áp cao, làm việc với điện áp gia tốc đến 150 – 200 kV.

Kết cấu thiết bị hàn chùm tia điện tử không khác nhiều so với thiết bị chùm tia điện tử dùng ở các ông nghệ khác. Một số bộ phận đặc biệt của thiết bị là: buồng hàn chân không với hệ thống bơm chân không, súng phóng điện tử với nguồn cao áp một chiều.

Buồng chân không thường được trang bị hệ thống dẫn nước làm mát, hệ thống cung cấp năng lượng cho catốt, cho hệ thống tạo từ trường Buồng chân không được bố trí các cửa đặc biệt để có thể đưa các chi tiết gia công và các dụng cụ phục vụ cho quá trình công nghệ vào. Ngoài ra xung quanh buồng còn lắp các dụng cụ độ chân không ở các phần khác nhau của buồng.

Thông thường chiều sâu lớp kim loại bị chảy lỏng khi hàn bằng chùm tia điện tử có thể đạt tới khoảng 20 lần lớn hơn so với bề rộng vết hàn. Do đó khả năng bám chắc của kim loại theo chiều sâu tốt hơn chiều rộng. Chiều sâu lớp kim loại bị chảy lỏng khi hàn phụ thuộc vào điện thế Vg, cường độ dòng điện I, tốc độ hàn và nhiệt độ nóng chảy của kim loại.