جوشکاری با پرتوی الکترونی چه فرایندی است | EBW

اتصال در جوشکاری پرتو الکترونی از نوع ذوبی خواهد بود که در این فرایند بمباران قطعه کار را توسط جریانی از الکترودها که سرعت بالایی دارند، خواهیم داشت. زمانی که الکترون ها به قطعه کار برخورد می کنند، انرژی جنبشی آنها به حرارت تبدیل می شود. در این مقاله نیز به بررسی های اطلاعاتی درباره جوشکاری پرتو الکترونی (EBW) خواهیم پرداخت تا با مزایا و تجهیزات این روش آشنا شوید.

جوشکاری پرتو الکترونی

برای جوشکاری پرتو الکترونی از یک محفظه خلا استفاده می شود و برای انجام آن از سیستم تولید و تمرکز پرتو الکترونی استفاده خواهد شد. محیطی که برای این جوشکاری استفاده می شود تمیز می باشد و هیچ آلودگی در آن وجود نخواهد داشت که موجب می شود کیفیت جوش عالی باشد. امروز از فرآیند جوشکاری پرتو الکترونی در صنایع هسته ای و هوافضا استفاده زیادی می شد. حرارت حاصل از الکترون ها در این فرآیند لبه های قطعات را ذوب می کند و در نهایت این دو قطعه پس از منجمد شدن متصل خواهند شد.

شرکت اورین الکتریک ، تولید کننده انواع دستگاه جوشکاری رکتی فایر ، تکفاز و سه فاز اینورتری ، دستگاه جوشکاری CO2 ، و دستگاه جوش آرگون و برش پلاسما ، آماده ارائه و فروش محصولات تولیدی و همچنین خدمات درخواستی به مشتریان محترم ، می باشد . به منظور تماس با کارشناسان و ارائه راهنمایی و مشاوره ، با شماره ☎️   ۰۹۱۲۱۲۶۰۱۴۲ و سایر شماره های درج شده در سایت تماس حاصل نمایید.

 

اصول جوشکاری پرتو الکترونی

زمانی که الکترون ها به قطعه کار برخورد می کنند و گرما تولید می شود، سطح کار گرم خواهد شد. در این لحظه با سرعت خیلی بالایی تبخیر فلز را در دمای بیست و‌ پنج هزار درجه سانتی گراد خواهیم داشت. این گرما با نفوذ عمیق خود موجب می شود حتی قطعاتی که ضخامت زیادی دارند نیز به هم متصل شوند.  گرمای این جوشکاری فراتر از هر جوشکاری قوس الکتریکی دیگری خواهد بود، چون پرتاب پرتو الکترونی بسیار دقیق و متمرکز می باشد. همه این موارد سبب می شود پیرامون فلز حداقل اثرات جوشکاری را داشته باشیم و ناحیه ای کوچک در بخشی که گرما  در آن متمرکز شده خواهیم داشت. در این حالت کمترین انحراف را خواهیم داشت و از آنجا که سرعت جوشکاری بالا است میزان حرارت ورودی کاهش می یابد و نرخ سرد شدن بالا می رود و در نهایت سرد شدن قطعاتی که در اتصال استفاده می شوند به سرعت رخ می دهد اما این رخداد در فولاد هایی که کربن بالایی دارند من تواند باعث ایجاد ترک شود.

فلزات مورد استفاده در جوشکاری پرتو الکترونی

از جوشکاری  پرتو الکترونی برای اکثر فلزات می توان استفاده کرد اما بیشترین استفاده را در فولادهای زنگ نزن و سوپر آلیاژی خواهیم داشت. اگر از فلزات با جنس های مختلفی برای اتصال استفاده شود ممکن است در جوشکاری فولادهایی که کربن ندارند به دلیل وجود گازهایی که در خلا گداز شده اند ، تبدیل فلز گداخته شده به گازهای خارج شونده را داشته باشیم از این رو برای اینکه تخلخل جوشکاری رخ ندهد باید بی اکسیژن کردن را انجام داد.

عوامل تاثیرگذار در گرمای ورودی

اینکه میزان گرمای ورودی چقدر باشد تحت تاثیر چند عامل خواهد بود که مهمترین آنها شامل سرعت سیر، ضخامت پرتو الکترونی و هم چنین تعداد و سرعت الکترون‌هایی خواهد بود که به قطعه کار برخورد می کنند. هرچه جریان پرتو الکترونی مقدار بیشتری داشته باشد، حرارت ورودی بیشتر خواهد بود و نفوذ بیشتری را شاهد خواهیم بود. این حالت در رابطه با سرعت مسیر معکوس می شود و هرچه طی مسیر سرعت افزایش یابد، گرمای ورودی کمتر می شود و با کاهش نفوذ روبه رو خواهید بود.

روش های جوشکاری با اشعه الکترونی

برای جوشکاری پرتو الکترونی سه روش وجود دارد که کاربردهای آنها فرق می کند و دارای شرایط متفاوتی برای جوشکاری هستند. در روش اول محفظه جوشکاری باید کوچک و در خلا شدید باشد. قطعاتی که ضخامت آنها حدود پانزده سانتی متر باشد را با این روش می توان جوش داد. فاصله ای بیشتر از ۰/۷  متر را بین  تفنگ جوشکاری و قطعه کار می توانیم  داشته باشیم. این روش نسبت به دیگر فرآیندها کارایی بیشتری خواهد داشت. شرایطی که روش دوم خواهد داشت شامل خلا نسبی، فشار کمتر از ۰/۱ اتمسفر و اتاق جوش بزرگتر می باشد. با این روش تجهیزاتی که لازم خواهد بود را در زمان کمتری می توان تهیه کرد. بیشترین ضخامتی که قطعات در این روش می تواند داشته باشد ۵ سانتی متر خواهد بود. سومین روش غیر خلا خواهد بود و در فشار اتمسفر صورت می گیرد. فضایی که قطعه کار از پرتو الکترونی شلیک شده می تواند داشته باشد ۴ سانتی متر خواهد بود  و بیشترین ضخامت قابل قبول ۵ سانتی متر می باشد. اندازه اتاق در این روش مهم نیست و برای قطعه کارهایی با اندازه متفاوت قابل استفاده می باشد.

تجهیزات جوشکاری با اشعه الکترونی

در جوشکاری پرتو الکترونی تفنگ پرتو افکنی خواهیم داشت که الکترون تولید می کند و برای اینکه از فلز تنگستن پرتاب شوند به آنها سرعت لازم را می دهد. میزان جریانی که در این جوشکاری استفاده می شود از ۱ آمپر کمتر می باشد  و در دستگاه هایی که ولتاژ کمی دارند، ولتاژ به اندازه شصت کیلو وات خواهد بود. میزان ولتاژ در دستگاه هایی که ولتاژ بالایی دارند نیز دویست کیلو وات می باشد. در دستگاه هایی که ولتاژ بالا دارند میزان جریان از چهل میلی آمپر کمتر می باشد و نسبت عمق و عرض آنها در اتصالی که ایجاد می شود، بیست و پنج به یک خواهد بود.

اگر ولتاژ دستگاه پایین باشد، این نسبت تغییر کرده و دوازده به یک خواهد بود. اتاق خلا دیگر لوازم این جوشکاری است که برای نوع خلا کم و شدید استفاده می شود. این اتاق اجازه ورود هوا را نمی دهد و مقاومت بالایی دارد طوری که فشار محیط موجب درهم شکستنش نشود. اندازه این اتاق با توجه به دستگاه های مختلف فرق می کند و هر چه محفظه بزرگتر باشد برای اینکه خلا ایجاد شود، زمان بیشتری لازم خواهد بود. پمپ هایی در این محفظه ها وجود دارد که در ایجاد خلا کمک می کنند. برای اینکه خلا شدید ایجاد کنیم نیاز به پمپ تخلیه خواهیم داشت اما تجهیزات لازم برای ایجاد خلا نسبی کمتر می باشد.

مزایای جوشکاری با اشعه الکترونی

جوشکاری پرتو الکترونی مزایای بالایی دارد و ضایعاتی که تولید می کند نسبت به جوشکاری های دیگر مثل جوشکاری قوس الکتریکی  یا الکترود تنگستن بسیار کم می باشد طوری که نصف ضایعات آنها خواهد بود. انحراف و ایجاد مشکلات متالوژیکی نیز در این روش بسیار کمتر می باشد. در جوشکاری پهنای جوش از یک تار مو و تا هر پهنایی که بخواهید می تواند باشد که کنترل دقیقی را موجب می شود. کیفیت جوشی که از این جوشکاری حاصل می شود اندازه فلز پایه خواهد بود. از نظر فیزیکی و مکانیکی نیز  اتصال حاصل   خصوصیات بهتری نسبت به روش های دیگر دارد و از استحکام بالایی برخوردار خواهد بود. موادی که مقاوم هستند و واکنش پذیری دارند نیز  با این جوشکاری اتصال موفقیت آمیزی خواهند داشت.

جوشکاری پرتو الکترونی برای ضخامت های بسیار پایین نیز کاربرد دارد  و مواد غیر همجنس را می توان به هم متصل نمود. با این روش می توان قطعاتی که کوچک هستند و ضخامت کمی دارند را به قطعاتی که بزرگ و سنگین می باشند متصل نمود. سرعت اتصال در این روش بالا است و سطح تنش در پسماندهای آن پایین خواهد بود. از آنجا که می توان به کنترل این روش با کامپیوتر پرداخت، قابلیت تکرارپذیری را در آن می توانیم مشاهده کنیم. اگر دسترسی به نقطه ای که می خواهیم جوش دهیم اندک باشد نیز با این روش به راحتی می توان آنرا جوش داد تا هندسه قابل قبولی داشته باشد. امکان کنترل عمق را نیز خواهیم داشت و دقت کار بسیار بالا خواهد بود.

محدودیت های جوشکاری با اشعه الکترونی

از آنجا که در جوشکاری پرتو الکترونی تولید اشعه ایکس را زمان برخورد الکترون ها به قطعه کار خواهیم داشت، باید محافظت های لازم را در برابر آن انجام داد. پرتو ایجاد شده پایداری طولانی مدتی ندارد و تفنگ الکترونی باید چندین  بار به تخلیه بار  بپردازد که موجب ایجاد اختلال خواهد شد. تجهیزات جوشکاری پرتو الکترونی قیمت بالایی دارند  و در مقایسه با روش های قوسی کاربردشان محدودتر است. قطعات را باید به دقت تمیز کرد تا دچار تخلخل نشوند. از آنجا که نیروی شدیدی روی مذاب وجود خواهد داشت و در رابطه با سیم جوش محدودیت وجود دارد، ممکن است در ابتدا و انتهای مسیر ترک هایی رخ دهد. ترکیدگی فلز جوش،  چقرمگی کم در برخی فولادها، حفره انتهای محل جوشکاری و حساسیت زیاد به تغییرات جزئی از دیگر محدودیت هایی هستند که در جوشکاری پرتو الکترونی وجود دارند.

آماده سازی های لازم برای جوشکاری

در جوشکاری پرتو الکترونی ابتدا قطعه کار را آماده می کنیم و به تمیز کاری آن می پردازیم، سپس پیشگرم کردن را انجام می دهیم و بعد از اینکه خال جوش زدن را انجام دادیم، قطعه را در خلا قرار می دهیم. در این زمان شروع به تخلیه محفظه می کنیم و  و روی قطعه متمرکز می شویم و پارامترهای آن را تنظیم می کنیم. راستای اتصال را هم خط با راستای حرکت پرتو قرار می دهیم و فرآیند را آغاز می کنیم. سپس به قطعه فرصت کافی می دهیم تا سرد شود و هوا را وارد محفظه می کنیم و اقدام به خارج کردن مجموعه می نماییم.  این یک روش کلی به جهت آماده سازی جوشکاری با اشعه الکترونی است که با توجه به تجهیزات و کاربردهایی که دارد، ممکن است تفاوت هایی در مراحل آن وجود داشته باشد.