Como funciona a soldagem por feixe de elétrons? Vantagens e aplicações

Neste artigo, você aprenderá o que é Soldagem por feixe de elétrons ? é princípio de funcionamento, equipamento, aplicações, vantagens, e mais. Além disso, baixe o arquivo PDF deste artigo no final.

Soldagem por feixe de elétrons

O que é EBM?

EBM ou Soldagem por feixe de elétrons é um processo de soldagem que utiliza o calor produzido por um feixe de elétrons de alta energia. Os elétrons atingem a peça de trabalho e sua energia cinética é transformada em energia térmica aquecer o metal para que os lados da peça de trabalho possam ser unidos e uma solda possa ser formada após o congelamento.

A soldagem por feixe de elétrons também é um processo de soldagem em estado líquido. Em que, o metal para a junta de metal é formado em um estado líquido ou fundido. Também é chamado de processo de soldagem porque usa elétrons ‘ energia cinética para unir duas peças de metal.

Quando o EBM foi inventado?

Esta soldagem foi inventada em 1958 pelo físico alemão Karl-Heinz. Neste processo de soldagem, um alto fluxo de elétrons atinge as placas de soldagem, onde sua energia cinética é convertida em energia térmica.

Esta energia térmica é suficiente para derreter as peças de trabalho e uni-las em uma única peça. Todo esse processo ocorre no vácuo, caso contrário, os elétrons colidem com partículas de ar e perdem sua energia.

Se você quiser comprar a máquina de solda por feixe de elétrons, o custo é de cerca de US $ 1.000.000 de EBW-112x102x66 disponível no Sciaky. A máquina possui um soldador de feixe de vácuo rígido controlado por computador W2000 de 30KW, com uma pistola de baixa tensão (60KV).

Equipamento de EBM

A seguir estão os equipamentos da EBM:

1. Pistola eletrônica
2. Anodo
3. Lentes magnéticas
4. Lente eletromagnética e bobina de deflexão
5. Dispositivo de retenção de trabalho
6. Câmara de vácuo
7. Fonte de alimentação

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1. Arma de elétrons

É o equipamento importante de soldagem por feixe de elétrons. É um tubo catódico (polo negativo) que gera elétrons, os acelera e os concentra em um só lugar. Esta arma é muitas vezes feita por ligas de tungstênio ou tântalo. O filamento catódico aquecido até 2500°C para a descarga contínua de elétrons.

2. Ânodo

O ânodo é um pólo positivo logo atrás do canhão de elétrons. Sua principal função é atrair uma carga negativa, (elétrons neste caso) dando-lhes um caminho e não permitindo que eles se desviem de seu caminho.

3. Lentes magnéticas

Há uma série de lentes magnéticas que permitem que apenas os elétrons convergentes passem. Todos eles absorvem elétrons divergentes com baixa energia e fornecem um feixe de elétrons de alta intensidade.

4. Lente eletromagnética e bobina de deflexão

Lentes eletromagnéticas são empregadas para focar o feixe de elétrons na peça de trabalho e a bobina de deflexão desvia o feixe para a área de solda esperada. Estas são as unidades finais do processo EBW.

5. Dispositivo de retenção de trabalho

Este processo de soldagem usa mesas CNC para segurar peças que podem girar em todas as três direções. As placas de soldagem são fixadas à mesa do CNC com o uso de acessórios adequados.

6. Câmara de vácuo

Como você sabe, todo esse processo ocorre em uma câmara de vácuo. O vácuo é produzido por bombas mecânicas ou elétricas. A faixa de pressão na câmara de vácuo é de cerca de 0,1 a 10 Pa.

7. Fonte de alimentação

Este processo de soldagem EBM utiliza uma fonte de energia para fornecer um feixe contínuo de elétrons para o processo de soldagem. A faixa de tensão de soldagem para equipamentos de baixa tensão ou para soldagem fina é de cerca de 5 – 30 kV e para equipamentos de alta tensão ou 70 – 150 kV para soldagem grossa.

Princípio de funcionamento da soldagem por feixe de elétrons

Ele funciona com o princípio de usinagem de feixe de elétrons de soldagem. Este processo usa a energia cinética dos elétrons para gerar calor. Este calor é usado para soldar duas placas de soldagem.

Quando um alto fluxo de elétrons atinge as placas de soldagem, sua energia cinética é convertida em energia térmica. Esta energia térmica é suficiente para formar uma junta fundida juntando duas placas de metal.

Trabalho de soldagem por feixe de elétrons

EBM é um processo de soldagem utilizando o calor gerado por um feixe de elétrons de alta energia. Os elétrons atingem a peça de trabalho e sua energia cinética se transforma em energia térmica aquecendo o metal para que os lados da peça de trabalho sejam unidos e uma solda possa ser formada após o congelamento.

O processo é realizado na câmara de vácuo a uma pressão de cerca de 2 x 10-7 a 2 x 10-6 psi (0,0013 a 0,0013 Pa). Um vácuo tão alto é necessário para evitar a perda de energia do elétron em colisões com moléculas de ar.

Os elétrons são emitidos por um cátodo (pistola de elétrons). Devido a uma alta voltagem (cerca de 150 kV) usada entre o cátodo e o ânodo, os elétrons são estimulados até 30% – 60% da velocidade da luz. A energia cinética dos elétrons torna-se suficiente para fundir a solda alvo. Parte da energia do elétron se transforma em irradiação de raios X.

Os elétrons estimulados pelo campo elétrico são então focalizados em um feixe fino na bobina de focalização. A bobina de deflexão move o feixe de elétrons ao longo da solda. O feixe de elétrons é capaz de soldar peças com espessura de 0,004″ (0,01 mm) até 6″ (150mm) de aço e até 20″ (500mm) de alumínio.

A soldagem por feixe de elétrons pode ser usada para unir qualquer metal, incluindo metais raramente soldados por outros métodos de soldagem:metais refratários (tungstênio, molibdênio e nióbio) e metais quimicamente ativos (titânio, zircônio e berílio).

A soldagem por feixe de elétrons também é capaz de unir metais diferentes. O arranjo é feito como mostrado na figura.

Vantagens da soldagem por feixe de elétrons

1. Soldadura contínua apertada.
2. Tem baixa distorção.
3. Soldadura estreita e zona afetada pelo calor estreita.
4. O metal de adição não é necessário.
5. Pode soldar metais uniformes e de difusão.
6. O processo de soldagem por feixe de elétrons fornece alta taxa de união de metal.
7. Pode ser usado para soldar materiais duros.
8. Ele fornece soldagem de alto acabamento superficial.
9. Todo o processo em vácuo tem menos defeitos de soldagem.

Desvantagens da soldagem por feixe de elétrons

1. Seu equipamento é muito caro.
2. Tem altos gastos de produção.
3. Este tipo de soldagem possui radiação de raios X.
4. Tem um alto capital ou custos instalados.
5. É necessária manutenção regular.
6. O tamanho da peça é limitado de acordo com a câmara de vácuo.
7. Requer mão de obra altamente qualificada.

Aplicações de soldagem por feixe de elétrons

1. É usado em indústrias aeroespaciais e marinhas para trabalhos de infraestrutura.
2. Esse tipo de soldagem é geralmente usado na indústria automobilística para conectar engrenagens, sistemas de transmissão, turbocompressores, etc.
3. EBM é aplicado para unir titânio e suas ligas.
4. É usado em indústrias eletrônicas para soldar conectores eletrônicos.
5. Este processo de soldagem EBM também é usado em reatores nucleares e indústrias médicas.

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