O que é soldagem por feixe de elétrons? - Definição e processo

O que é soldagem por feixe de elétrons?

A soldagem por feixe de elétrons (EBW) é um processo de soldagem por fusão no qual um feixe de elétrons de alta velocidade é aplicado a dois materiais a serem unidos. As peças de trabalho derretem e fluem juntas enquanto a energia cinética dos elétrons é transformada em calor após o impacto. O EBW é frequentemente realizado sob condições de vácuo para evitar a dissipação do feixe de elétrons.

Os elétrons são gerados através de um canhão de elétrons e então acelerados a velocidades muito altas usando campos elétricos. Este fluxo de elétrons de alta velocidade é então focalizado usando campos magnéticos e aplicado com precisão aos materiais a serem unidos.

À medida que os elétrons impactam os materiais, sua energia cinética é convertida em calor, o que faz com que os metais derretam e fluam juntos. A soldagem por feixe de elétrons geralmente ocorre no vácuo, pois a presença de moléculas de gás pode espalhar o feixe.

Devido às altas tensões envolvidas na soldagem EB e ao vácuo necessário, todo o processo é controlado por computador e altamente automatizado. A natureza precisa da tecnologia geralmente exige acessórios especializados para proteger as peças para união, e as mesas CNC são comumente usadas para mover os acessórios e peças de trabalho dentro da câmara de soldagem.

Os soldadores de feixe de elétrons são muito caros, devem ser mantidos com firmeza, e o suporte exigido pelas tecnologias de alta tensão e alto vácuo pode ser exigente. No entanto, as soldas por feixe de elétrons são incrivelmente precisas, fortes e puras, todo o processo pode ser repetido com precisão e, para muitas aplicações e materiais, a soldagem por feixe de elétrons é a melhor tecnologia de união que existe.

Um procedimento típico de soldagem por feixe de elétrons

Embora cada trabalho de soldagem por feixe de elétrons seja diferente, há um procedimento básico que seguimos na EB Industries que nos permite manter a qualidade da solda e a taxa de produção.

• As peças a serem montadas são minuciosamente inspecionadas e limpas;
• Acessórios para manter as peças firmemente no lugar durante o processo de soldagem são projetados. Tentamos maximizar o número de peças que podem ser soldadas por ciclo de vácuo para manter altas taxas de produção. Se necessário, as luminárias são feitas sob medida em nossa completa oficina mecânica;
• As peças são carregadas em seus acessórios e os acessórios são anexados à mesa CNC do soldador de feixe de elétrons. A mesa CNC é programada para mover com precisão as peças para a posição sob o feixe de elétrons durante o processo de soldagem;
• A câmara de vácuo é protegida e o ar é bombeado para fora dela para atingir o vácuo parcial ou total necessário exigido pela especificação do cliente;
• Se necessário, as soldas de teste são realizadas para verificar o alinhamento e o foco adequados do feixe, a potência do feixe, a penetração da solda e a qualidade geral da solda. Os parâmetros são ajustados conforme necessário e monitorados continuamente durante todas as operações de soldagem;
• Se for um ciclo de soldagem de produção, o operador de soldagem inicia a programação da mesa CNC e o ciclo de queima do feixe de elétrons. As peças são então soldadas por feixe de elétrons;
• No final do ciclo de soldagem, a câmara de vácuo é bombeada para baixo e as peças e acessórios são removidos do soldador;
• As peças são cuidadosamente removidas de seus acessórios e, em seguida, submetidas a uma inspeção completa de controle de qualidade.

Trabalho de soldagem por feixe de elétrons

A soldagem por feixe de elétrons (EB) é um processo de soldagem por fusão em que os elétrons são gerados por um canhão de elétrons e acelerados a altas velocidades usando campos elétricos. Este fluxo de elétrons de alta velocidade é fortemente focado usando campos magnéticos e aplicado aos materiais a serem unidos. O feixe de elétrons cria calor cinético à medida que impacta as peças de trabalho, fazendo com que elas derretam e se unam.

A soldagem por feixe de elétrons é realizada em um ambiente de vácuo, pois a presença de gás pode causar a dispersão do feixe. Por ser um processo a vácuo e por causa das altas tensões utilizadas, este método de soldagem é altamente automatizado e controlado por computador. Como resultado, dispositivos especializados e mesas CNC são usados ​​para mover as peças dentro da câmara de vácuo de soldagem.

Desenvolvimentos recentes na tecnologia de máquinas de solda por feixe de elétrons realizaram um método local de soldagem por feixe de elétrons, em que a pistola de feixe de elétrons é colocada em uma caixa de vácuo na lateral do material a ser unido, em vez de colocar toda a peça dentro de uma câmara de vácuo.

Na soldagem por feixe de elétrons, o elétron é produzido pelo cátodo do canhão de elétrons. Após o cátodo, é fornecida uma grade de copo. Previne a divergência de elétrons e os controla. Por causa da alta tensão aplicada através do cátodo e ânodo. O ânodo que é carregado positivamente atrai o elétron da grade do copo.

O ânodo acelera o elétron e sua velocidade aumenta e atinge a faixa de 50.000 – 200.000 km/s. Do ânodo, o feixe de elétrons de alta velocidade é passado através da lente magnética e das bobinas defletoras.

A lente magnética focaliza o feixe de elétrons no local desejado na peça de trabalho. E a bobina defletora desvia o feixe para a área de solda necessária. À medida que o feixe de elétrons de alta velocidade atinge a peça, um calor intenso é produzido e derrete o metal das duas peças e preenche a área de solda. A solda fundida solidifica e forma uma junta de solda forte.

Aplicação de soldagem por feixe de elétrons

• É usado nas indústrias aeroespaciais para fabricar componentes de jatos, partes de estruturas, peças de transmissão e sensores.
• É usado em indústrias de geração de energia.
• É usado nas indústrias espaciais para construir tanques e sensores de titânio.
• É usado nas indústrias automobilísticas para fabricar sistemas de transmissão, engrenagens e turbocompressores.
• É usado em indústrias elétricas e eletrônicas para fabricar peças de estruturas de cobre.
• As outras áreas onde é usado são indústrias nucleares, médicas, centros de pesquisa, etc.

Vantagens da soldagem por feixe de elétrons

• Alta velocidade de soldagem.
• A soldagem de metais diferentes pode ser feita.
• Alta qualidade e precisão da solda.
• Menor custo operacional.
• Materiais com altas temperaturas de soldagem podem ser soldados facilmente.
• Menos distorção devido à zona de calor menos afetada.
• O custo da limpeza é insignificante.
• Solda chapas mais grossas, variando de 0,025 mm a 100 mm.
• É capaz de soldar juntas inacessíveis.

Desvantagens da soldagem por feixe de elétrons

• O custo do equipamento é muito alto.
• É necessário um operador altamente qualificado para operá-lo.
• É necessário um alto vácuo.
• Devido à operação a vácuo, trabalhos grandes não podem ser soldados.
• Medidas de alta segurança são necessárias para trabalhar com ele.