電子ビーム加工：原理、動作、機器、アプリケーション、長所と短所

今日は、電子ビームの機械加工の原理、動作、機器、アプリケーション、長所と短所について、その図で学びます。これは、物理的な工具を使用しない非伝統的な機械加工プロセスです。電子ビーム加工は、レーザーを除いて、高速電子ビームがワークピースに衝突するレーザービーム加工プロセスと同じです。これにより、高熱エネルギーが発生し、ワークピースから金属が溶けて蒸発します。このプロセス全体は真空チャンバー内で行われます。これは主に、あらゆる形状の穴を開けるために使用されます。

電子ビーム加工：

原則：

この機械加工プロセスは、電子の運動エネルギーを熱エネルギーに変換するという基本原理に基づいて機能します。高速電子がワークピースに衝突すると、その運動エネルギーが熱エネルギーに変換されます。この熱エネルギーは、接触面で材料を気化させるために使用されます。このプロセスは真空中で実行されます。そうしないと、電子が空気粒子と衝突し、被削材に衝突する前にそのエネルギーを失います。これがEBM加工の基本原理です。

機器：

電子銃：

これは、電子ビーム加工の心臓部と呼ばれています。電子を生成するために使用されます。これは、電子を生成し、十分な速度に加速し、小さなスポットサイズに集束させる単なるブラウン管です。この銃では、陰極はタングステンまたはタンタルで作られています。この陰極フィラメントは摂氏2500度まで加熱され、熱電子反応によって電子放出に加速します。チャンバー内の真空度が非常に低い

環状バイアスグリッド：

これはEBMの次の要素です。電子銃の直後です。これは、負のバイアスによって接続されているアノードであるため、カソードによって生成された電子は、その経路から発散して次の要素に近づくことはありません。電子がこのセクションを離れるとき、電子の速度は光の速度のほぼ半分です。

磁気レンズ：

アノードの後に、ビームを成形し、電子を発散させたり、ビームの発散を減らしたりしない磁気レンズが提供されます。これらのレンズは収束電子のみを通過させるため、高集束ビームが得られます。それらはまた、低エネルギー電子を捕捉し、したがってビームの品質を向上させます。

電磁レンズと偏向コイル：

電磁レンズは、電子ビームをスポットに集束させるために使用されます。それらは、ビームをワークピース上のスポットに集束させるために使用されるため、高強度のビームがワーク表面に到達し、より多くの熱を生成し、加工を改善します。欠陥のあるコイルは、ビームを偏向させることができず、すべての電子が直列に移動するのを処理するため、高強度のビームを形成します。

ワークピースとワーク保持デバイス：

金属材料と非金属材料の両方を加工できます。ワークピースは、CNCテーブルに取り付けられた適切な固定具によって保持されます。このテーブルは、加工の形状を制御する3方向すべてに移動できます。

動作中：

EBMは、レーザー加工と同じように機能します。。その働きは以下の点に要約することができます。

最初の電子銃は高速電子粒子を生成します。これらの電子粒子は、陰極管の後に配置された陽極に向かって移動します。
これで、この高強度の電子ビームが磁気レンズを通過します。収束電子のみが通過するのを処理する一連のレンズがあります。それはすべての発散電子と低エネルギー電子を吸収します。高品質の電子ビームを提供します。
この電子ビームは、電磁レンズと偏向コイルを通過します。電子ビームをスポットに集束させます。
高強度の電子ビームがワークピースに衝突し、そこで電子の運動エネルギーが熱エネルギーに変換されます。
運動エネルギーを熱エネルギーに変換することによって発生するこの高熱により、材料は溶融と気化によって接触面から除去されます。このプロセス全体は真空チャンバー内で行われます。そうでない場合、これらの電子は経路間で空気粒子と衝突し、その運動エネルギーを失います。

これが電子ビーム加工の全工程です。

アプリケーション：

約100マイクロメートルから2ミリメートルの非常に小さなサイズの穴を作成するために使用されます。
ディーゼル噴射ノズルに穴を開けるために使用されます。
航空宇宙産業で超音速エンジン用のタービンブレードを製造するため、および原子炉で使用されます。

長所と短所：

利点：

あらゆる形状の非常に小さなサイズの穴を作成するために使用できます。
硬度やその他の機械的特性に関係なく、あらゆる材料を加工できます。
良好な表面仕上げを提供します。 EBM後の表面仕上げプロセスは必要ありません。
機械加工は真空下で行われるため、反応性の高い材料を簡単に機械加工できます。

デメリット：

高い資本コスト。
高度なスキルを持つオペレーターが必要です。
材料除去率が低い。
定期的なメンテナンスが必要です
材料除去率は、他の従来のプロセスと比較して非常に低いです。
完全な真空を作り出すことは困難です。

これはすべて、電子ビームの機械加工の原理、動作、機器、アプリケーション、その図の長所と短所に関するものです。この記事に関して質問がある場合は、コメントして質問してください。この記事が気に入ったら、ソーシャルネットワークで共有することを忘れないでください。より興味深い記事については、当社のWebサイトを購読してください。

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