Soudage par faisceau d'électrons :définition, construction, fonctionnement, applications, avantages et inconvénients [Notes avec PDF]

Aujourd'hui, dans cet article, je vais vous donner un aperçu détaillé de Machine de soudage par faisceau d'électrons .

Ce procédé de soudage a été développé pour la première fois en 1949 par Karl-Heinz Steigerwald, physicien allemand.

Dans cet article, nous verrons d'abord la définition, comment ça marche, après quoi je vous montrerai également les applications, les avantages et les limites de la machine EBW.

Alors sans plus tarder, passons à l'article.

Qu'est-ce que le soudage par faisceau d'électrons ?

Le soudage par faisceau d'électrons est un procédé de soudage à l'état liquide dans lequel deux métaux similaires ou différents sont joints par l'utilisation de la chaleur et cette chaleur est générée par des électrons à haute énergie. Lorsqu'un électron frappe à grande vitesse la pièce, il existe deux formes de conversion d'énergie :l'énergie cinétique et l'énergie thermique.

Construction d'une machine de soudage par faisceau d'électrons :

La machine de soudage par faisceau d'électrons se compose des pièces suivantes :

• Alimentation haute tension
• Pistolet à électrons
• Grille cathodique
• Anode
• Système de visualisation optique
• Lentille magnétique
• Bobine de déviation
• Chambre à vide
• Pièce
• Dispositif de maintien de pièce

Alors maintenant, laissez-moi vous montrer ces parties en détail.

Alimentation haute tension :

L'alimentation est classée en deux catégories, l'une basse tension et l'autre haute tension.

• La plage de basse tension du soudage fin est comprise entre 5 et 30 kV.
• La plage de haute tension pour le soudage épais est comprise entre 70 et 150 kV.

Pistolet à électrons :

Dans le canon à électrons, les électrons libres sont générés par thermo-émission à partir d'une bande ou d'un fil métallique chaud.

Le but principal du canon à électrons est de convertir des électrons libres en un faisceau d'électrons à l'aide d'une grille cathodique, d'une anode, d'une lentille magnétique et d'une bobine de déviation.

Grille cathodique :

Par cette partie, les électrons libres sont générés. Cependant, la tension des électrons libres générés est très faible en eV. Pour accélérer ces électrons libres, ils passent à travers un champ électrique élevé qui est produit par l'anode et l'émetteur (cathode).

Anode :

L'anode sert à accélérer les électrons générés par la grille cathodique.

Système de visualisation optique :

Le système de visualisation optique nous aide à déterminer et à configurer le point d'action où le faisceau d'électrons est impacté sur la pièce.

Lentilles magnétiques :

Les lentilles magnétiques ne laissent passer que les électrons convergents. Il absorbe la faible énergie des électrons divergents et fournit un faisceau d'électrons de haute intensité.

Bobine déflectrice :

• La bobine de déviation est un type de lentille magnétique et elle est utilisée dans les tubes à rayons cathodiques.
• Cela aide à balayer le faisceau d'électrons sur tout l'écran.

Chambre à vide :

• Dans la chambre à vide, il n'y a pas de présence d'air. Le soudage dans cette machine s'effectue sous vide.
• La pression préréglée ici est inférieure à la pression atmosphérique ou à la pression atmosphérique.
• Il est également connu sous le nom de tube ou chambre de Braun.

Pièce :

• La pièce est fixée aux fixations.
• La pièce peut être constituée de métaux similaires ou différents.

Dispositif de maintien de la pièce :

• Le dispositif de maintien de la pièce est également appelé fixations. Il est utilisé pour maintenir la pièce de manière rigide.
• Les luminaires sont constitués de pièces moulées en acier, d'acier inoxydable, de fonte, d'acier à haute résistance, etc.

Principe de fonctionnement du soudage par faisceau d'électrons :

Le principe de fonctionnement du soudage par électrons est le même que celui de l'usinage par faisceau d'électrons. Ici, nous utilisons pour joindre des métaux similaires ou des métaux différents à l'aide du faisceau d'électrons.

Nous alimentons d'abord le système. Il y a une cathode [elle a une charge négative] attachée comme vous pouvez le voir sur le schéma et qui est composée de tungstène. Et juste en dessous l'anode est connectée.

Maintenant, nous devons créer une différence de potentiel autour de 30 à 175 kV car lorsque la lumière cohérente produit des cathodes qui traversent les anodes et que les anodes aident à l'accélérer autant qu'elle le peut.

Maintenant, la lumière cohérente apparaît directement sur la pièce, tandis que la bobine de focalisation est attachée, ce qui réduit l'écart supplémentaire entre la lumière cohérente.

Maintenant, la lumière directe arrive sur la pièce à l'aide d'une bobine de déviation et ici la température est si élevée qu'elle fait fondre la pièce. L'énergie cinétique est maintenant convertie en énergie thermique.

La pièce est fixée aux fixations ici et l'ensemble du processus se fait sous vide, ce qui signifie qu'il n'y a pas d'air. Si de l'air arrive, la direction des lumières cohérentes peut être déviée et il peut apparaître un autre endroit que nous ne voulons pas souder.

Voici une vidéo d'une machine de soudage par faisceau d'électrons moderne :

Applications du soudage par faisceau d'électrons :

Le soudage électronique a un large éventail d'utilisations. ici, j'en ai énuméré quelques-uns et ceux-ci sont :

• Il est utilisé pour souder et percer la pièce.
• Le soudage par faisceau d'électrons est utilisé dans diverses industries telles que la marine, l'automobile, l'aéronautique, la fabrication, etc.
• Il est également utilisé dans le secteur de la défense pour fabriquer divers produits.
• C'est pour joindre deux métaux similaires ou différents.
• Pour assembler des matériaux réfractaires tels que le tungstène, la céramique, etc.
• Il est également utilisé dans les industries médicales.
• La soudure électronique coupe les fentes étroites de 25 microns au mètre.

Avantages du soudage par faisceau d'électrons :

Voici donc quelques avantages du soudage par faisceau d'électrons :

• Aucun matériau d'apport n'est requis pour le soudage par électrons.
• Il y a très peu de distorsion.
• Les défauts de soudure apparaissent également très moins.
• Le soudage par électrons soude également le matériau dur.
• La finition de surface obtenue dans ce processus est élevée.
• Il offre également un taux d'assemblage élevé des métaux.
• La zone d'efficacité thermique et le soudage sont étroits.
• Ce processus permet également d'assembler des métaux uniformes et de diffusion.
• Le processus de soudage est continu et étanche.
• La pièce a des propriétés de haute résistance et conserve jusqu'à 95 % de la résistance des matériaux de base.
• Ce processus de soudage par faisceau est très précis.
• Le processus de soudage est entièrement automatisé.

Inconvénients du soudage par faisceau d'électrons :

Les inconvénients du soudage par faisceau d'électrons sont les suivants :

• Le processus ne peut pas être effectué par un travailleur semi-qualifié, il nécessite donc un travailleur hautement qualifié, ce qui signifie que la personne doit avoir une connaissance du processus de soudage par électrons.
• La taille de la pièce n'est pas grande, elle est limitée à cause de la chambre à vide.
• Un entretien important est requis.
• L'équipement de soudage aux électrons est coûteux.
• Le coût d'installation et d'investissement est élevé.
• Le soudage par électrons a un rayonnement de rayons X et c'est un problème majeur pour l'homme et
• Les dépenses de production sont également élevées.

Conclusion :

Alors voilà :l'aperçu détaillé du soudage par faisceau d'électrons.

J'espère que vous trouverez cet article intéressant. Nous avons également couvert de nombreux articles basés sur les connaissances sur des sujets de génie mécanique, n'hésitez pas à les consulter également.