Soudage par faisceau d'électrons :Principe, Fonctionnement, Matériel, Application, Avantages et Inconvénients

Aujourd'hui, nous allons en apprendre davantage sur le soudage par faisceau d'électrons, le principe, le fonctionnement, l'équipement, l'application, les avantages et les inconvénients avec son schéma. Le soudage par faisceau d'électrons est un procédé de soudage à l'état liquide. Le soudage à l'état liquide sont les procédés de soudage dans lesquels le joint métal sur métal se forme à l'état liquide ou fondu. Ceci est également classé comme un nouveau procédé de soudage car il utilise l'énergie cinétique des électrons pour fusionner deux pièces métalliques. Ce soudage a été développé par le physicien allemand Karl-Heinz en 1958. Dans ce procédé de soudage, un jet d'électrons à haute intensité frappe les plaques de soudage où son énergie cinétique se transforme en énergie thermique. Cette énergie thermique est suffisante pour faire fondre les pièces et les fondre en une seule pièce. Tout ce processus s'effectue dans le vide sinon les électrons entrent en collision avec des particules d'air et perdent leur énergie.

Soudage par faisceau d'électrons :

Principe :

Cette soudure fonctionne sur le même principe d'usinage par faisceau d'électrons . Ce processus utilise l'énergie cinétique des électrons pour produire de la chaleur. Cette chaleur est ensuite utilisée pour souder deux plaques de soudage. Lorsqu'un jet élevé d'électrons frappe les plaques de soudage, son énergie cinétique se transforme en énergie thermique. Cette énergie thermique est suffisante pour fusionner deux plaques métalliques ensemble pour former un joint de soudure.

Équipement :

Alimentation :

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

Pistolet à électrons :

C'est le cœur du soudage par faisceau d'électrons. C'est un tube cathodique (pôle négatif) qui génère des électrons, les accélère et les focalise sur un point. Ce pistolet est principalement fabriqué en alliages de tungstène ou de tantale. Le filament cathodique chauffé jusqu'à 2500 degrés centigrades pour une émission continue d'électrons.

Anode :

L'anode est un pôle positif qui se trouve juste après le canon à électrons. Sa fonction principale est d'attirer les charges négatives (dans ce cas, les électrons) leur fournir un chemin et ne pas leur permettre de diverger de son chemin.

Lentilles magnétiques :

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

Lentille électromagnétique et bobine de déviation :

Lentille électromagnétique utilisée pour focaliser le faisceau d'électrons sur la pièce à usiner et la bobine de déviation dévie le faisceau sur la zone de soudure requise. Ce sont la dernière unité du processus EBW.

Dispositif de maintien de la pièce :

EBW utilise une table CNC pour maintenir la pièce à usiner qui peut se déplacer dans les trois directions. Les plaques de soudage sont fixées sur une table CNC à l'aide de fixations appropriées .

Chambre à vide :

Comme nous le savons, tout ce processus se déroule dans une chambre à vide. Le vide est créé par une pompe mécanique ou électrique . Les plages de pression dans la chambre à vide sont d'environ 0,1 à 10 Pa.

Travail :

Son fonctionnement peut être résumé comme suit.

• Tout d'abord, le canon à électrons, qui est une cathode, produit des électrons. Ces électrons se déplacent vers l'anode qui est chargée positivement et placée juste après le canon à électrons.
• L'anode accélère les électrons et forme un jet d'électrons qui se déplace ensuite vers des lentilles magnétiques.
• Les lentilles magnétiques sont une série de lentilles qui sont utilisées pour absorber les électrons de faible énergie et ne permettent pas aux électrons divergents de les traverser. Elles fournissent un jet d'électrons de haute intensité.
• Maintenant, ce faisceau d'électrons passe à travers une lentille électromagnétique et une bobine défectueuse qui sont utilisées pour focaliser et dévier le faisceau d'électrons à l'endroit requis. Cette unité dirige le faisceau d'électrons à grande vitesse vers la cavité de soudure où sa cinétique l'énergie est convertie en énergie thermique due à la collision. Cette énergie thermique est utilisée pour créer une soudure par fusion. Tout ce processus de soudage est effectué dans une chambre à vide, sinon les électrons entrent en collision avec des particules d'air et perdent leur énergie.

Ce fonctionnement peut être facilement compréhensible en suivant la vidéo.

Application :

• Il est utilisé dans les industries aérospatiales et marines pour les travaux de structure
• Il est utilisé pour joindre le titane et son alliage.
• Ce type de soudure est largement utilisé pour rejoindre les engrenages , système de transmission , turbocompresseur etc. dans les industries automobiles.
• Il est utilisé pour souder des connecteurs électroniques dans les industries électroniques.
• Ce procédé est également utilisé dans les réacteurs nucléaires et dans les industries médicales

Avantages et inconvénients :

Avantages :

• Il peut souder des métaux similaires et différents.
• Il offre un taux d'assemblage élevé des métaux.
• Faible coût d'exploitation car aucun matériau de remplissage et aucun flux ne sont utilisés.
• Il fournit une surface de soudage de haute finition.
• Il peut être utilisé pour souder des matériaux durs.
• Moins de défauts de soudure  se produire en raison de l'ensemble du processus effectué sous vide.

Inconvénients :

• Capital élevé ou coût d'installation.
• Main-d'œuvre hautement qualifiée requise.
• Maintenance fréquemment requise.
• La taille des pièces à usiner est limitée en fonction de la chambre à vide.
• Impossible de le faire sur site à cause du vide.

Il s'agit du soudage par faisceau d'électrons, du principe, du fonctionnement, de l'équipement, de l'application, des avantages et des inconvénients. Si vous avez des questions concernant cet article, demandez en commentant. Si vous aimez cet article, n’oubliez pas de le partager avec vos amis. Abonnez-vous à notre site Web pour des articles plus intéressants. Merci de l'avoir lu.


Source de l'image : https://www.ebindustries.com/electron-beam-welding/