Soldagem por Feixe de Elétrons (EBW): Processo, Benefícios e Aplicações

Neste artigo, você aprende o que é Soldagem por Feixe de Elétrons, seu princípio de funcionamento, equipamentos, aplicações, vantagens e mais. Baixe o PDF ao final.

Soldagem por Feixe de Elétrons (EBW)

O que é EBM?

EBM ou Soldagem por Feixe de Elétrons é processo que usa calor produzido por feixe de elétrons de alta energia. Elétrons atingem a peça e sua energia cinética transforma-se em energia térmica, aquecendo o metal para que as bordas se unam e formem solda após solidificação.

EBW também é processo de soldagem em estado líquido. Junta metal-metal formada em estado líquido/molhado. Nomeada assim por usar energia cinética dos elétrons para unir duas peças metálicas.

Quando EBM foi Inventado?

Inventado em 1958 pelo físico alemão Karl-Heinz. Feixe de elétrons de alta corrente atinge chapas de solda; energia cinética converte-se em calor suficiente para fundir e unir peças. Processo ocorre em vácuo, senão elétrons colidem com moléculas de ar e perdem energia.

Máquina EBW-112x102x66 (Sciaky) custa ~$1.000.000. Tem 30kW W2000 controlada por computador, vácuo alto, canhão baixa tensão (60kV).

Equipamentos de EBM

Equipamentos:

1. Canhão de elétrons (Electron gun)
2. Ânodo (Anode)
3. Lentes magnéticas (Magnetic lenses)
4. Lente eletromagnética e bobina de deflexão
5. Dispositivo de fixação da peça
6. Câmara de vácuo
7. Fonte de alimentação

• Soldagem por Resistência: Tipos, Funcionamento, Aplicações, Vantagens
• Soldagem a Gás: Tipos, Princípio, Equipamentos, Aplicação

1. Canhão de Elétrons

Equipamento principal. Tubo catodo (polo negativo) que gera elétrons, acelera e concentra em ponto. Feito de tungstênio ou ligas de tântalo. Filamento aquecido a 2500°C para emissão contínua.

2. Ânodo

Polo positivo atrás do canhão. Atrai carga negativa (elétrons), dando-lhes caminho e impedindo desvio.

3. Lentes Magnéticas

Série de lentes magnéticas permitem apenas elétrons convergentes; absorvem elétrons divergentes de baixa energia, fornecendo feixe intenso.

4. Lente Eletromagnética e Bobina de Deflexão

Lentes eletromagnéticas focam feixe na peça; bobina desvia feixe à área de solda esperada. Unidades finais do processo EBW.

5. Dispositivo de Fixação da Peça

Usa mesas CNC que giram em três direções. Chapas fixadas à mesa CNC com fixtures adequados.

6. Câmara de Vácuo

Processo ocorre em câmara de vácuo. Vácuo por bombas mecânicas/elétricas. Pressão ~0,1 a 10 Pa.

7. Fonte de Alimentação

Fornece feixe contínuo de elétrons. Tensão de soldagem: 5–30 kV (baixa tensão, chapas finas); 70–150 kV (alta tensão, chapas grossas).

Princípio de Funcionamento da Soldagem por Feixe de Elétrons

Funciona no princípio de usinagem por feixe de elétrons. Usa energia cinética dos elétrons para gerar calor. Calor une duas chapas.

Feixe de alta corrente atinge chapas; energia cinética → calor. Calor suficiente para junta de fusão unindo chapas.

Funcionamento da Soldagem por Feixe de Elétrons

EBM é processo de soldagem usando calor de feixe de elétrons de alta energia. Elétrons atingem peça; energia cinética → térmica; bordas unidas; solda forma-se após solidificação.

Processo em câmara de vácuo a ~2×10⁻⁷ a 2×10⁻⁶ psi (0,0013–0,0013 Pa). Alto vácuo evita perda de energia por colisão com moléculas de ar.

Elétrons emitidos por catodo (canhão). Alta tensão (~150 kV) entre catodo e ânodo acelera elétrons a 30–60% velocidade da luz. Energia cinética suficiente para fundir junta. Parte da energia transforma-se em radiação X.

Elétrons acelerados por campo elétrico focados em feixe fino na bobina de foco. Bobina de deflexão move feixe ao longo da solda. Feixe solda espessuras de 0,01 mm a 150 mm (aço) e 500 mm (alumínio).

EBW pode unir qualquer metal, inclusive metais difíceis por outros métodos: refratários (W, Mo, Nb) e quimicamente ativos (Ti, Zr, Be). Também une metais dissimilares. Arranjo conforme figura.

Vantagens da Soldagem por Feixe de Elétrons

1. Solda contínua e estreita.
2. Baixa distorção.
3. Solda estreita e zona termicamente afetada estreita.
4. Metal de adição não requerido.
5. Pode soldar metais uniformes e de difusão.
6. Alta taxa de união metálica.
7. Pode soldar materiais duros.
8. Alto acabamento superficial.
9. Processo em vácuo = menos defeitos de soldagem.

Desvantagens da Soldagem por Feixe de Elétrons

1. Equipamento muito caro.
2. Altos custos de produção.
3. Radiação X.
4. Altos custos de capital/instalação.
5. Manutenção regular necessária.
6. Tamanho da peça limitado pela câmara de vácuo.
7. Requer mão de obra altamente qualificada.

Aplicações da Soldagem por Feixe de Elétrons

1. Indústrias aeroespacial e naval para infraestrutura.
2. Indústria automobilística: engrenagens, transmissão, turbocompressores.
3. Junção de titânio e ligas.
4. Indústria eletrônica: conectores.
5. Reatores nucleares e indústria médica.

Baixe o PDF deste artigo

Download now

---

Esperamos ter esclarecido suas dúvidas sobre EBM. Perguntas sobre Soldagem por Feixe de Elétrons? Comente.

Obrigado pela leitura. Se gostou, compartilhe. Dúvidas? Comente.

Assine nossa newsletter para notificações de novos posts.