Comment fonctionne le soudage par faisceau d'électrons ? Avantages et applications

Dans cet article, vous apprendrez qu'est-ce que le soudage par faisceau d'électrons ? c'est le principe de fonctionnement, l'équipement, les applications, les avantages, et plus. Téléchargez également le fichier PDF de cet article à la fin.

Soudage par faisceau d'électrons

Qu'est-ce qu'EBM ?

EBM ou soudage par faisceau d'électrons est un procédé de soudage qui utilise la chaleur produite par un faisceau d'électrons à haute énergie. Les électrons frappent la pièce et leur énergie cinétique est transformée en énergie thermique chauffer le métal afin que les côtés de la pièce puissent être assemblés et qu'une soudure puisse se former après congélation.

Le soudage par faisceau d'électrons est également un procédé de soudage à l'état liquide. Dans lequel, le joint métal-métal est formé à l'état liquide ou fondu. Il est également appelé procédé de soudage car il utilise des électrons ‘ énergie cinétique pour assembler deux pièces métalliques.

Quand l'EBM a été inventé ?

Cette soudure a été inventée en 1958 par le physicien allemand Karl-Heinz. Dans ce processus de soudage, un flux élevé d'électrons frappe les plaques de soudage, où son énergie cinétique est convertie en énergie thermique.

Cette énergie thermique est suffisante pour faire fondre les pièces et les assembler en une seule pièce. Tout ce processus se déroule dans le vide, sinon, les électrons entrer en collision avec des particules d'air et perdre leur énergie.

Si vous souhaitez acheter la machine de soudage par faisceau d'électrons, le coût est d'environ 1 000 000 $ d'EBW-112x102x66 disponible chez Sciaky. La machine est équipée d'une soudeuse à faisceau sous vide dur de 30KW W2000 contrôlée par ordinateur, avec un pistolet basse tension (60KV).

Équipement d'EBM

Voici l'équipement d'EBM :

1. Pistolet à électrons
2. Anode
3. Lentilles magnétiques
4. Lentille électromagnétique et bobine de déviation
5. Dispositif de maintien de travail
6. Chambre à vide
7. Alimentation

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1. Canon à électrons

C'est l'équipement important du soudage par faisceau d'électrons. C'est un tube cathodique (pôle négatif) qui génère des électrons, les accélère et les concentre en un seul endroit. Ce pistolet est souvent fabriqué en alliages de tungstène ou de tantale. Le filament cathodique chauffé jusqu'à 2500°C pour la décharge continue d'électrons.

2. Anode

L'anode est un pôle positif juste derrière le canon à électrons. Sa fonction principale est d'attirer une charge négative, (des électrons dans ce cas) leur donnant un chemin et ne leur permettant pas de dévier de leur chemin.

3. Lentilles magnétiques

Il existe une série de lentilles magnétiques qui ne laissent passer que les électrons convergents. Ils absorbent tous les électrons divergents avec une faible énergie et fournissent un faisceau d'électrons de haute intensité.

4. Lentille électromagnétique et bobine de déviation

Des lentilles électromagnétiques sont utilisées pour focaliser le faisceau d'électrons sur la pièce et la bobine de déviation dévie le faisceau vers la zone de soudure attendue. Ce sont les unités finales du processus EBW.

5. Dispositif de maintien de travail

Ce processus de soudage utilise des tables CNC pour maintenir les pièces qui peuvent tourner dans les trois directions. Les plaques de soudage sont fixées à la table CNC à l'aide de fixations appropriées.

6. Chambre à vide

Comme vous le savez, tout ce processus se déroule dans une chambre à vide. Le vide est produit par des pompes mécaniques ou électriques. La plage de pression dans la chambre à vide est d'environ 0,1 à 10 Pa.

7. Alimentation

Ce processus de soudage EBM utilise une source d'alimentation pour fournir un faisceau continu d'électrons pour le processus de soudage. La plage de tension de soudage pour les équipements basse tension ou pour le soudage fin est d'environ 5 à 30 kV et pour les équipements haute tension ou de 70 à 150 kV pour le soudage épais.

Principe de fonctionnement du soudage par faisceau d'électrons

Il fonctionne sur le principe de l'usinage par faisceau d'électrons de soudage. Ce processus utilise l'énergie cinétique des électrons pour générer de la chaleur. Cette chaleur est utilisée pour souder deux plaques de soudage.

Lorsqu'un flux élevé d'électrons frappe les plaques de soudage, son énergie cinétique est convertie en énergie thermique. Cette énergie thermique est suffisante pour former un joint fusionné en joignant deux plaques de métal ensemble.

Fonctionnement du soudage par faisceau d'électrons

EBM est un procédé de soudage utilisant la chaleur générée par un faisceau d'électrons de haute énergie. Les électrons frappent la pièce et leur énergie cinétique se transforme en énergie thermique chauffant le métal de sorte que les côtés de la pièce soient joints et qu'une soudure puisse se former après la congélation.

Le processus est réalisé dans la chambre à vide à une pression d'environ 2 x 10-7 à 2 x 10-6 psi (0,0013 à 0,0013 Pa). Un tel vide poussé est nécessaire pour éviter la perte d'énergie de l'électron lors de collisions avec des molécules d'air.

Les électrons sont émis par une cathode (canon à électrons). Grâce à une haute tension (environ 150 kV) utilisée entre la cathode et l'anode, les électrons sont stimulés jusqu'à 30% - 60% de la vitesse de la lumière. L'énergie cinétique des électrons devient suffisante pour fondre la soudure visée. Une partie de l'énergie de l'électron se transforme en rayonnement X.

Les électrons stimulés par le champ électrique sont ensuite focalisés en un faisceau fin dans la bobine de focalisation. La bobine de déviation déplace le faisceau d'électrons le long de la soudure. Le faisceau d'électrons est capable de souder des pièces d'une épaisseur de 0,004″ (0,01 mm) à 6″ (150 mm) d'acier et jusqu'à 20″ (500 mm) d'aluminium.

Le soudage par faisceau d'électrons peut être utilisé pour assembler n'importe quel métal, y compris les métaux qui sont rarement soudés par d'autres méthodes de soudage :les métaux réfractaires (tungstène, molybdène et niobium) et les métaux chimiquement actifs (titane, zirconium et béryllium).

Le soudage par faisceau d'électrons est également capable de joindre des métaux différents. L'arrangement se fait comme indiqué sur la figure.

Avantages du soudage par faisceau d'électrons

1. Soudure continue étanche.
2. Il a une faible distorsion.
3. Soudure étroite et zone affectée par la chaleur étroite.
4. Le métal d'apport n'est pas nécessaire.
5. Il peut souder des métaux uniformes et de diffusion.
6. Le procédé de soudage par faisceau d'électrons offre un taux d'assemblage élevé des métaux.
7. Il peut être utilisé pour souder des matériaux durs.
8. Il fournit un soudage à haute finition de surface.
9. L'ensemble du processus sous vide présente moins de défauts de soudure.

Inconvénients du soudage par faisceau d'électrons

1. Son équipement est très cher.
2. Il a des dépenses de production élevées.
3. Ce type de soudure a un rayonnement X.
4. Il a un investissement ou des coûts d'installation élevés.
5. Un entretien régulier est requis.
6. La taille de la pièce est limitée en fonction de la chambre à vide.
7. Cela nécessite une main-d'œuvre hautement qualifiée.

Applications du soudage par faisceau d'électrons

1. Il est utilisé dans les industries aérospatiales et marines pour les travaux d'infrastructure.
2. Ce type de soudage est généralement utilisé dans l'industrie automobile pour connecter des engrenages, des systèmes de transmission, des turbocompresseurs, etc.
3. EBM est appliqué pour assembler le titane et ses alliages.
4. Il est utilisé dans les industries électroniques pour souder les connecteurs électroniques.
5. Ce procédé de soudage EBM est également utilisé dans les réacteurs nucléaires et les industries médicales.

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