Elektronenstrahlschweißen:Definition, Aufbau, Arbeitsweise, Anwendungen, Vor- und Nachteile [Notizen mit PDF]

Heute werde ich Ihnen in diesem Artikel einen detaillierten Überblick über Elektronenstrahlschweißmaschinen geben .

Dieses Schweißverfahren wurde erstmals 1949 von Karl-Heinz Steigerwald, einem deutschen Physiker, entwickelt.

In diesem Artikel sehen wir zuerst die Definition, wie es funktioniert, danach zeige ich Ihnen auch die Anwendungen, Vorteile und Einschränkungen der EBW-Maschine.

Lassen Sie uns also ohne weitere Verzögerung in den Artikel springen.

Was ist Elektronenstrahlschweißen?

Elektronenstrahlschweißen ist ein Schweißprozess im flüssigen Zustand, bei dem zwei ähnliche oder unterschiedliche Metalle durch Wärme verbunden werden und diese Wärme durch hochenergetische Elektronen erzeugt wird. Wenn ein Elektron mit hoher Geschwindigkeit auf das Werkstück trifft, finden zwei Formen der Energieumwandlung statt, kinetische Energie und thermische Energie.

Bau einer Elektronenstrahlschweißmaschine:

Elektronenstrahlschweißmaschine besteht aus folgenden Teilen:

• Hochspannungsnetzteil
• Elektronenkanone
• Kathodengitter
• Anode
• Optisches Betrachtungssystem
• Magnetlinse
• Ablenkspule
• Vakuumkammer
• Werkstück
• Werkstückhaltevorrichtung

Lassen Sie mich Ihnen nun diese Teile im Detail zeigen.

Hochspannungsnetzteil:

Die Stromversorgung wird in zwei Arten kategorisiert, eine als Niedrigspannung und die andere als Hochspannung.

• Der Niederspannungsbereich des dünnen Schweißens liegt zwischen 5 und 30 kV.
• Der Hochspannungsbereich für dickes Schweißen liegt zwischen 70 und 150 kV.

Elektronenkanone:

In der Elektronenkanone werden die freien Elektronen mittels Thermoemission von einem heißen Metallband oder -draht erzeugt.

Der Hauptzweck der Elektronenkanone besteht darin, freie Elektronen mit Hilfe von Kathodengitter, Anode, Magnetlinse und Ablenkspule in einen Elektronenstrahl umzuwandeln.

Kathodengitter:

Durch diesen Teil werden die freien Elektronen erzeugt. Die Spannung der erzeugten freien Elektronen ist jedoch sehr niedrig eV. Um diese freien Elektronen zu beschleunigen, werden sie durch ein hohes elektrisches Feld geleitet, das von Anode und Emitter (Kathode) erzeugt wird.

Anode:

Die Anode dient zur Beschleunigung der vom Kathodengitter erzeugten Elektronen.

Optisches Anzeigesystem:

Das optische Sichtsystem hilft uns, den Angriffspunkt zu bestimmen und einzurichten, an dem der Elektronenstrahl auf das Werkstück trifft.

Magnetische Linsen:

Magnetlinsen lassen nur die konvergierenden Elektronen passieren. Es absorbiert die geringe Energie divergierender Elektronen und liefert einen hochintensiven Elektronenstrahl.

Ablenkspule:

• Die Ablenkspule ist eine Art Magnetlinse und wird in Kathodenstrahlröhren verwendet.
• Es hilft, den Elektronenstrahl über den gesamten Bildschirm zu scannen.

Vakuumkammer:

• In der Vakuumkammer ist keine Luft vorhanden. Das Schweißen in dieser Maschine findet im Vakuum statt.
• Der hier voreingestellte Druck liegt unter dem atmosphärischen oder atmosphärischen Druck.
• Es ist auch als Braunsche Röhre oder Kammer bekannt.

Werkstück:

• Das Werkstück wird an den Vorrichtungen befestigt.
• Das Werkstück kann aus ähnlichen oder unähnlichen Metallen bestehen.

Werkstückhaltevorrichtung:

• Die Werkstückhaltevorrichtung wird auch als Vorrichtung bezeichnet. Es wird verwendet, um das Werkstück starr zu halten.
• Die Vorrichtungen bestehen aus Stahlguss, Edelstahl, Gusseisen, hochfestem Stahl usw.

Arbeitsprinzip Elektronenstrahlschweißen:

Das Arbeitsprinzip des Elektronenschweißens ist das gleiche wie bei der Elektronenstrahlbearbeitung. Hier verbinden wir ähnliche Metalle oder unähnliche Metalle mit Hilfe des Elektronenstrahls.

Zuerst versorgen wir das System mit Strom. Wie Sie im Diagramm sehen können, ist eine Kathode [Sie hat eine negative Ladung] angebracht, die aus Wolfram besteht. Und direkt darunter ist die Anode angeschlossen.

Jetzt müssen wir eine Potentialdifferenz von etwa 30 bis 175 kV erzeugen, denn wenn das kohärente Licht von den Kathoden erzeugt wird, die durch die Anoden gehen, und diese Anoden helfen, es so weit wie möglich zu beschleunigen.

Jetzt scheint das kohärente Licht direkt auf das Werkstück, währenddessen eine Fokussierspule angebracht ist, die den zusätzlichen Abstand zwischen dem kohärenten Licht verringert.

Nun kommt das Licht mit Hilfe einer Ablenkspule direkt auf das Werkstück und dort ist die Temperatur so hoch, dass es das Werkstück schmilzt. Die kinetische Energie wird nun in thermische Energie umgewandelt.

Das Werkstück wird hier an den Vorrichtungen befestigt und der gesamte Vorgang erfolgt im Vakuum, dh ohne Luft. Wenn Luft kommt, kann die Richtung kohärenter Lichter abgelenkt werden und es kann an einer anderen Stelle erscheinen, die wir nicht schweißen möchten.

Hier ist ein Video einer modernen Elektronenstrahlschweißmaschine:

Anwendungen des Elektronenstrahlschweißens:

Das Elektronenschweißen hat ein breites Anwendungsspektrum. hier habe ich einige davon aufgelistet und das sind:

• Es wird zum Schweißen und Bohren des Werkstücks verwendet.
• Elektronenstrahlschweißen wird in verschiedenen Branchen wie Schifffahrt, Automobil, Flugzeug, Fertigung usw. eingesetzt.
• Es wird auch im Verteidigungssektor zur Herstellung verschiedener Produkte verwendet.
• Es dient zum Verbinden von zwei ähnlichen oder unterschiedlichen Metallen.
• Zum Verbinden von feuerfestem Material und das sind Wolfram, Keramik usw.
• Es wird auch in der medizinischen Industrie verwendet.
• Das Elektronenschweißen schneidet die schmalen Schlitze 25 Mikrometer.

Vorteile des Elektronenstrahlschweißens:

Hier sind einige Vorteile des Elektronenstrahlschweißens:

• Beim Elektronenschweißen ist kein Zusatzmaterial erforderlich.
• Es gibt sehr wenig Verzerrung.
• Die Schweißfehler treten auch sehr selten auf.
• Elektronenschweißen verschweißt auch das harte Material.
• Die bei diesem Verfahren erzielte Oberflächengüte ist hoch.
• Es bietet auch eine hohe Metallverbindungsrate.
• Die wärmewirksame Zone und das Schweißen sind eng.
• Dieser Prozess hilft auch, gleichmäßige und Diffusionsmetalle zu verbinden.
• Der Schweißprozess ist kontinuierlich und dicht.
• Das Werkstück hat hohe Festigkeitseigenschaften und behält bis zu 95 % der Festigkeit der Grundmaterialien bei.
• Dieses Strahlschweißverfahren ist sehr präzise.
• Der Schweißprozess ist voll automatisiert.

Nachteile des Elektronenstrahlschweißens:

Die Nachteile des Elektronenstrahlschweißens sind folgende:

• Der Prozess kann nicht von einem angelernten Arbeiter durchgeführt werden, daher ist ein hochqualifizierter Arbeiter erforderlich, was bedeutet, dass die Person über Kenntnisse des Elektronenschweißprozesses verfügen muss.
• Die Werkstückgröße ist nicht groß, sie ist wegen der Vakuumkammer begrenzt.
• Ein hoher Wartungsaufwand ist erforderlich.
• Die Elektronenschweißausrüstung ist kostspielig.
• Die Installations- und Kapitalkosten sind hoch.
• Das Elektronenschweißen hat Röntgenstrahlung und das ist ein großes Problem für Menschen und
• Die Produktionskosten sind ebenfalls hoch.

Schlussfolgerung:

Das war's also:Der ausführliche Überblick über das Elektronenstrahlschweißen.

Ich hoffe, Sie finden diesen Artikel interessant. Wir haben auch viele wissensbasierte Artikel zu Themen des Maschinenbaus behandelt, die Sie sich auch gerne ansehen können.