Elektronenstrahlbearbeitung:Prinzip, Arbeitsweise, Ausrüstung, Anwendung, Vor- und Nachteile

Heute lernen wir das Prinzip der Elektronenstrahlbearbeitung, Arbeitsweise, Ausrüstung, Anwendung, Vor- und Nachteile anhand des Diagramms kennen. Es ist ein nicht traditioneller Bearbeitungsprozess, bei dem kein physisches Werkzeug verwendet wird. Die Elektronenstrahlbearbeitung ist derselbe wie der Laserstrahlbearbeitungsprozess, bei dem außer dem Laser ein Hochgeschwindigkeitselektronenstrahl auf das Werkstück auftrifft. Dies erzeugt eine hohe Wärmeenergie und schmilzt und verdampft Metall vom Werkstück. Dieser gesamte Prozess findet in einer Vakuumkammer statt. Es wird hauptsächlich zum Bohren von Löchern in beliebiger Form verwendet.

Elektronenstrahlbearbeitung:

Prinzip:

Dieser Bearbeitungsprozess arbeitet nach dem Grundprinzip der Umwandlung der kinetischen Energie von Elektronen in Wärmeenergie. Wenn ein Elektron mit hoher Geschwindigkeit auf ein Werkstück trifft, wandeln sie seine kinetische Energie in Wärmeenergie um. Diese Wärmeenergie wird verwendet, um Material an der Kontaktfläche zu verdampfen. Dieser Prozess wird im Vakuum durchgeführt, andernfalls kollidiert das Elektron mit Luftpartikeln und verliert seine Energie, bevor es auf das Arbeitsmaterial auftrifft. Dies ist das Grundprinzip der EBM-Bearbeitung.

Ausrüstung:

Elektronenkanone:

Es wird Herzstück der Elektronenstrahlbearbeitung genannt. Es wird verwendet, um Elektronen zu erzeugen. Es ist einfach eine Kathodenstrahlröhre, die Elektronen erzeugt, sie auf eine ausreichende Geschwindigkeit beschleunigt und sie auf eine kleine Punktgröße fokussiert. Bei dieser Kanone besteht die Kathode aus Wolfram oder Tantal. Dieser Kathodenfaden wird auf 2500 Grad Celsius erhitzt, wodurch die Elektronenemission durch thermionische Reaktion beschleunigt wird. In der Kammer herrscht ein sehr geringes Vakuum

Ringförmiges Neigungsgitter:

Es ist das nächste Element von EBM. Es ist gleich nach der Elektronenkanone. Es ist eine Anode, die durch die negative Vorspannung verbunden ist, damit die von der Kathode erzeugten Elektronen nicht von ihrem Weg abweichen und sich dem nächsten Element nähern. Wenn die Elektronen diesen Abschnitt verlassen, beträgt die Elektronengeschwindigkeit fast die Hälfte der Lichtgeschwindigkeit.

Magnetische Linsen:

Nach der Anode sind magnetische Linsen vorgesehen, die den Strahl formen und es nicht zulassen, Elektronen zu divergieren oder die Divergenz des Strahls zu verringern. Diese Linsen lassen nur konvergente Elektronen passieren, wodurch ein stark fokussierter Strahl erhalten wird. Sie fangen auch niederenergetische Elektronen ein und erhöhen so die Qualität des Strahls.

Elektromagnetische Linse und Ablenkspule:

Eine elektromagnetische Linse wird verwendet, um den Elektronenstrahl auf einen Punkt zu fokussieren. Sie fokussieren den Strahl auf einen Punkt auf dem Werkstück, sodass ein hochintensiver Strahl die Arbeitsfläche erreicht, was mehr Wärme erzeugt und die Bearbeitung verbessert. Die defekte Spule erlaubt keine Strahlablenkung und sorgt dafür, dass sich alle Elektronen in Reihe bewegen und somit einen hochintensiven Strahl bilden.

Werkstück und Werkstückhaltevorrichtung:

Es kann sowohl metallisches als auch nichtmetallisches Material bearbeiten. Das Werkstück wird von einer geeigneten Vorrichtung gehalten, die auf einem CNC-Tisch montiert ist. Dieser Tisch kann in alle drei Richtungen bewegt werden, die die Form der Bearbeitung steuern.

Funktioniert:

Das EBM funktioniert genauso wie Laserstrahlbearbeitung . seine Arbeitsweise kann in folgenden Punkten zusammengefasst werden.

• Die erste Elektronenkanone erzeugt Hochgeschwindigkeits-Elektronenteilchen. Diese Elektronenteilchen bewegen sich zur Anode, die nach der Kathodenröhre angeordnet ist.
• Nun passiert dieser hochintensive Elektronenstrahl magnetische Linsen. Es gibt eine Reihe von Linsen, die dafür sorgen, dass nur konvergente Elektronen hindurchgehen. Es absorbiert alle divergierenden Elektronen und Elektronen mit niedriger Energie. Es liefert einen qualitativ hochwertigen Elektronenstrahl.
• Dieser Elektronenstrahl durchläuft nun eine elektromagnetische Linse und eine Ablenkspule. Es fokussiert den Elektronenstrahl auf einen Punkt.
• Der hochintensive Elektronenstrahl trifft auf das Werkstück, wo die kinetische Energie der Elektronen in thermische Energie umgewandelt wird.
• Das Material wird durch Schmelzen und Verdampfen aufgrund dieser hohen Hitze, die durch Umwandlung von kinetischer Energie in thermische Energie erzeugt wird, von der Kontaktfläche entfernt. Dieser ganze Prozess findet in einer Vakuumkammer statt, sonst kollidieren diese Elektronen mit Luftpartikeln zwischen den Pfaden und verlieren ihre kinetische Energie.

Dies ist der gesamte Prozess der Elektronenstrahlbearbeitung.

Anwendung:

• Es wird verwendet, um sehr kleine Löcher mit einer Größe von etwa 100 Mikrometern bis 2 Millimetern herzustellen.
• Es wird verwendet, um Löcher in Diesel-Einspritzdüsen herzustellen.
• Wird in der Luft- und Raumfahrtindustrie zur Herstellung von Turbinenschaufeln für Überschallmotoren und in Kernreaktoren verwendet.

Vor- und Nachteile:

Vorteile:

• Es kann verwendet werden, um sehr kleine Löcher in jeder Form zu produzieren.
• Es kann jedes Material unabhängig von seiner Härte und anderen mechanischen Eigenschaften bearbeiten.
• Es bietet eine gute Oberflächengüte. Nach dem EBM ist kein Oberflächenveredelungsprozess erforderlich.
• Hochreaktives Material kann leicht bearbeitet werden, da die Bearbeitung unter Vakuum erfolgt.

Nachteile:

• Hohe Investitionskosten.
• Hochqualifizierter Bediener erforderlich.
• Geringer Materialabtrag.
• Regelmäßige Wartung ist erforderlich
• Die Materialabtragungsrate ist im Vergleich zu anderen herkömmlichen Verfahren sehr gering.
• Es ist schwierig, ein perfektes Vakuum zu erzeugen.

Hier dreht sich alles um das Prinzip der Elektronenstrahlbearbeitung, Arbeitsweise, Ausrüstung, Anwendung, Vor- und Nachteile mit seinem Diagramm. Wenn Sie Fragen zu diesem Artikel haben, stellen Sie diese per Kommentar. Wenn Ihnen dieser Artikel gefällt, vergessen Sie nicht, ihn in Ihren sozialen Netzwerken zu teilen. Abonnieren Sie unsere Website für weitere interessante Artikel.