電子ビーム溶接とは - 定義とプロセス

電子ビーム溶接とは?

電子ビーム溶接 (EBW) は、接合する 2 つの材料に高速電子ビームを適用する融接プロセスです。電子の運動エネルギーが衝突時に熱に変換されると、ワークピースは溶けて一緒に流れます。 EBW は、多くの場合、電子ビームの散逸を防ぐために真空条件下で実行されます。

電子は電子銃によって生成され、電界を使用して非常に高速に加速されます。この高速の電子の流れは、磁場を使用して集束され、接合される材料に正確に適用されます。

電子が材料に衝突すると、その運動エネルギーが熱に変換され、金属が溶けて一緒に流れます。ガス分子の存在によりビームが散乱する可能性があるため、電子ビーム溶接は一般に真空中で行われます。

EB 溶接には高電圧が必要であり、真空が必要なため、プロセス全体がコンピューター制御され、高度に自動化されています。技術の正確な性質は、多くの場合、接合用の部品を固定するための特殊な治具を必要とし、溶接チャンバー内で治具とワークピースを移動するために CNC テーブルが一般的に使用されます。

電子ビーム溶接機は非常に高価であり、しっかりと維持する必要があり、高電圧および高真空技術によって必要とされるサポートは厳しいものになる可能性があります。ただし、電子ビーム溶接は信じられないほど正確で、強く、純粋であり、プロセス全体を正確に再現できます。また、多くの用途や材料にとって、電子ビーム溶接は最高の接合技術です。

典型的な電子ビーム溶接手順

電子ビーム溶接の仕事はそれぞれ異なりますが、EB Industries では、溶接の品質と生産速度の両方を維持できる基本的な手順があります。

• 組み立てる部品を徹底的に検査し、洗浄します。
• 溶接プロセス中に部品を所定の位置にしっかりと保持するための固定具が考案されています。高い生産率を維持するために、真空サイクルごとに溶接できる部品の数を最大化するように努めています。必要に応じて、フィクスチャは完全なマシン ショップでカスタムメイドされます。
• 部品は固定具にロードされ、固定具は電子ビーム溶接機の CNC テーブルに取り付けられます。 CNC テーブルは、溶接プロセス中に部品を電子ビームの下の位置に正確に移動するようにプログラムされています。
• 顧客の仕様で必要な部分的または完全な真空を達成するために、真空チャンバーが固定され、そこから空気が排出されます。
• 必要に応じて、テスト溶接を実施して、適切なビームの位置合わせと焦点、ビーム出力、溶接の溶け込み、および溶接の全体的な品質をチェックします。パラメータは必要に応じて調整され、すべての溶接作業中に継続的に監視されます。
• 生産溶接サイクルの場合、溶接オペレーターは、CNC テーブル プログラミングと電子ビーム発射サイクルを開始します。その後、部品は電子ビーム溶接されます。
• 溶接サイクルの最後に、真空チャンバーが排気され、部品と付属品が溶接機から取り外されます。
• パーツは治具から慎重に取り外され、完全な品質管理検査を受けます。

電子ビーム溶接の働き

電子ビーム (EB) 溶接は、電子銃によって電子が生成され、電界を使用して高速に加速される溶融溶接プロセスです。この高速の電子の流れは、磁場を使用してしっかりと集束され、結合される材料に適用されます。電子ビームが工作物に衝突すると運動熱が発生し、工作物が溶けて結合します。

電子ビーム溶接は、ガスが存在するとビームが散乱する可能性があるため、真空環境で実行されます。真空プロセスであり、高電圧が使用されるため、この溶接方法は高度に自動化され、コンピューター制御されています。その結果、特殊な治具と CNC テーブルを使用して、溶接真空チャンバー内でワークピースを移動します。

電子ビーム溶接機技術の最近の発展により、ワーク全体を真空チャンバー内に配置するのではなく、接合する材料の側の真空ボックス内に電子ビームガンを封入する局所的な電子ビーム溶接法が実現しました。

電子ビーム溶接では、電子は電子銃のカソードによって生成されます。カソードの後に​​は、カップグリッドが提供されます。電子の発散を防ぎ、制御します。陰極と陽極の間に高電圧がかかるためです。正に帯電しているアノードは、カップ グリッドから電子を引き付けます。

アノードは電子を加速し、その速度は増加し、50000 – 200000 km/s の範囲に達します。陽極から、高速電子ビームは磁気レンズと偏向コイルを通過します。

磁気レンズは、電子ビームをワークピース上の目的の位置に集束させます。また、デフレクター コイルがビームを必要な溶接領域に偏向させます。高速電子ビームがワークピースに当たると、激しい熱が発生し、2 つのワークピースの金属が溶けて溶接領域が満たされます。溶融溶接が凝固し、強力な溶接接合部を形成します。

電子ビーム溶接の応用

• 航空宇宙産業で、ジェット部品、構造部品、トランスミッション部品、センサーの製造に使用されています。
• 発電産業で使用されています。
• チタン タンクやセンサーを構築するために宇宙産業で使用されています。
• 自動車業界では、トランスミッション システム、ギア、ターボチャージャーの製造に使用されています。
• 電気および電子産業で銅構造の部品を製造するために使用されます。
• それが使用されるその他の分野は、原子力産業、医療、研究センターなどです。

電子ビーム溶接の利点

• 高い溶接速度。
• 異種金属の溶接が可能です。
• 高い溶接品質と精度
• 運用コストの削減
• 溶接温度の高い材料は簡単に溶接できます。
• ヒート ゾーンの影響を受けにくいため、歪みが少ない
• 清掃費用はごくわずかです。
• 0.025 mm から 100 mm の範囲のより厚いシートを溶接します。
• アクセスできない接合部を溶接できます。

電子ビーム溶接の欠点

• 機器のコストが非常に高い。
• 操作には熟練したオペレーターが必要です。
• 高真空が必要です。
• 真空中での操作のため、大きな仕事は溶接できません。
• 取り扱いには高度な安全対策が必要です。