Soldagem por feixe de elétrons:definição, construção, funcionamento, aplicações, vantagens e desvantagens [Notas com PDF]

Hoje, neste artigo, apresentarei uma visão geral detalhada da Máquina de soldagem por feixe de elétrons .

Este processo de soldagem foi desenvolvido pela primeira vez em 1949 por Karl-Heinz Steigerwald, que era um físico alemão.

Neste artigo primeiro, veremos a definição, como funciona, depois também mostrarei as aplicações, vantagens e limitações da máquina EBW.

Então, sem mais delongas, vamos pular para o artigo.

O que é soldagem por feixe de elétrons?

A soldagem por feixe de elétrons é um processo de soldagem em estado líquido no qual dois metais semelhantes ou diferentes são unidos pelo uso de calor e esse calor é gerado por elétrons de alta energia. Quando um elétron atinge com alta velocidade a peça de trabalho, existem duas formas de conversão de energia que ocorrem energia cinética e energia térmica.

Construção da máquina de soldagem por feixe de elétrons:

Máquina de solda por feixe de elétrons consiste nas seguintes peças:

• Fonte de alimentação de alta tensão
• Pistola de elétrons
• Grade catódica
• Anodo
• Sistema de visualização óptica
• Lente magnética
• Bobina Defletora
• Câmara de vácuo
• Peça de trabalho
• Dispositivo de fixação da peça de trabalho

Então agora deixe-me mostrar essas partes em detalhes.

Fonte de alimentação de alta tensão:

A fonte de alimentação é categorizada de duas maneiras, uma como baixa e a outra como alta tensão.

• A faixa de baixa tensão da solda fina está entre 5 e 30 kV.
• A faixa de alta tensão para soldagem grossa está entre 70 e 150 kV.

Pistola de elétrons:

No canhão de elétrons, os elétrons livres são gerados por meio de termoemissão de uma cinta ou fio de metal quente.

O principal objetivo do canhão de elétrons é converter elétrons livres em um feixe de elétrons com a ajuda da grade catódica, ânodo, lente magnética e bobina de deflexão.

Grade catódica:

Por esta parte, os elétrons livres são gerados. No entanto, a voltagem dos elétrons livres gerados é muito baixa eV. Para acelerar esses elétrons livres, eles passam por alto campo elétrico que é produzido pelo ânodo e emissor (cátodo).

Anodo:

O ânodo é usado para acelerar os elétrons que são gerados pela grade do cátodo.

Sistema de visualização óptica:

O sistema de visualização óptica nos ajuda a determinar e configurar o ponto de ação onde o feixe de elétrons é impactado na peça de trabalho.

Lentes magnéticas:

As lentes magnéticas permitem que apenas os elétrons convergentes passem. Absorve a baixa energia de elétrons divergentes e fornece um feixe de elétrons de alta intensidade.

Bobina Defletora:

• A bobina de deflexão é um tipo de lente magnética e é usada em tubos de raios catódicos.
• Ajuda a escanear o feixe de elétrons por toda a tela.

Câmara de vácuo:

• Na câmara de vácuo, não há presença de ar. A soldagem nesta máquina ocorre no vácuo.
• As predefinições de pressão aqui estão abaixo da pressão atmosférica ou à pressão atmosférica.
• Também é conhecido como tubo ou câmara de Braun.

Peça de trabalho:

• A peça de trabalho é anexada aos acessórios.
• A peça de trabalho pode ser de metais semelhantes ou diferentes.

Dispositivo de fixação da peça de trabalho:

• O dispositivo de fixação da peça de trabalho também é chamado de Fixtures. Ele é usado para segurar a peça de trabalho rigidamente.
• As luminárias são feitas de aço fundido, aço inoxidável, ferro fundido, aço de alta resistência e assim por diante.

Princípio de funcionamento Soldagem por feixe de elétrons:

O princípio de funcionamento da soldagem eletrônica é o mesmo da usinagem por feixe de elétrons. Aqui usamos para unir metais semelhantes ou metais diferentes com a ajuda do feixe de elétrons.

Primeiro, fornecemos a energia ao sistema. Há um cátodo [ele tem carga negativa] anexado como você pode ver no diagrama e que é composto de tungstênio. E logo abaixo o ânodo está conectado.

Agora temos que criar uma diferença de potencial em torno de 30 a 175 kV porque quando a luz coerente produz dos cátodos que passam pelos anodos e esses anodos ajudam a acelerá-la o máximo que puder.

Agora, a luz coerente aparece diretamente na peça de trabalho, enquanto a bobina de focagem é anexada, o que diminui o espaço extra entre a luz coerente.

Agora a luz direta chega à peça de trabalho com a ajuda de uma bobina de deflexão e aqui a temperatura é tão alta que derrete a peça de trabalho. A energia cinética é agora convertida em energia térmica.

A peça de trabalho é presa aos acessórios aqui e todo o processo é feito em vácuo, o que significa que não há ar. Se o ar vier, a direção das luzes coerentes pode ser desviada e pode aparecer algum outro lugar que não queremos soldar.

Aqui está um vídeo da moderna máquina de soldagem por feixe de elétrons:

Aplicações de soldagem por feixe de elétrons:

A soldagem eletrônica tem ampla gama de uso. aqui eu listei alguns deles e esses são:

• É usado para soldar e furar a peça de trabalho.
• A soldagem por feixe de elétrons é usada para vários setores, como marítimo, automotivo, aeronáutico, manufatura e assim por diante.
• Também é usado no setor de defesa para a fabricação de vários produtos.
• É para unir dois metais semelhantes ou diferentes.
• Para união de materiais refratários como tungstênio, cerâmica e assim por diante.
• Também é usado nas indústrias médicas.
• A soldagem eletrônica corta as ranhuras estreitas de 25 mícrons.

Vantagens da soldagem por feixe de elétrons:

Então, aqui estão algumas vantagens da soldagem por feixe de elétrons:

• Não há necessidade de material de enchimento na soldagem eletrônica.
• Há muito pouca distorção.
• Os defeitos de soldagem também aparecem muito menos.
• A soldagem eletrônica também solda o material duro.
• O acabamento superficial obtido neste processo é alto.
• Também oferece uma alta taxa de união de metal.
• A zona de calor eficaz e a soldagem são estreitas.
• Esse processo também ajuda a unir metais uniformes e de difusão.
• O processo de soldagem é contínuo e rígido.
• A peça de trabalho tem propriedades de alta resistência e mantém até 95% da resistência dos materiais de base.
• Este processo de soldagem de vigas é muito preciso.
• O processo de soldagem é totalmente automatizado.

Desvantagens da soldagem por feixe de elétrons:

As desvantagens da soldagem por feixe de elétrons são as seguintes:

• O processo não pode ser feito por um trabalhador semiqualificado, por isso requer um trabalhador altamente qualificado, o que significa que a pessoa deve ter conhecimento do processo de soldagem eletrônica.
• O tamanho da peça não é grande, é limitado por causa da câmara de vácuo.
• É necessária alta manutenção.
• O equipamento de soldagem eletrônica é caro.
• O custo de instalação e capital é alto.
• A soldagem eletrônica tem radiação de raios X e isso é um grande problema para humanos e
• As despesas de produção também são altas.

Conclusão:

Então aqui está:A visão geral detalhada da soldagem por feixe de elétrons.

Espero que você ache este artigo interessante. Também cobrimos muitos artigos baseados em conhecimento sobre assuntos de Engenharia Mecânica, sinta-se à vontade para verificar também.