Gia công bằng chùm tia điện tử

GIA CÔNG BẰNG CHÙM TIA ĐIỆN TỬ5.1. Nguyên lý gia công5.2. Khoan bằng chùm tia 5.3. Phay, cắt bằng chùm tia điện tử5.4. Hàn bằng chùm tia5.5. Ưu nhược điểm của phương pháp gia công bằng chùm tia5.6. Phạm vi ứng dụng.5.1. NGUYÊN LÝ GIA CÔNG 5.1.1. Định nghĩa Gia công bằng chùm tia điện tử (Electric Beam Machining - EBM) Là quá trình gia công nhiệt trong đó động năng của điện tử biến đổi thành nhiệt năng với hiệu suất cao khi va đập vào bề mặt chi tiết làm bốc hơi lớp bề mặt cần gia công5.1.2. Nguyên lý hoạt động Dùng năng lượng của chùm tia điện tử hội tụ tại bề mặt gia công làm nóng chảy và bốc hơi vật liệu Cách tạo ra chùm tia hội tụ tương tự như các tạo chùm tia sáng hội tụ bằng hệ thống quang5.1.2. Nguyên lý hoạt động 5.1.2. Nguyên lý hoạt động Năng lượng truyền đến bề mặt dạng xung 10-3 đến 10-6 s. Mật độ vài nghìn kW/mm2 . Tốc độ của chùm tia đạt đến 50- 80% tốc độ ánh sáng. Chi tiết gia công được đặt trên bàn máy trong buồng chân không (khoảng 10-3 - 10-6mmHg). Vùng gia công nhiệt độ 3000-4000o C Rãnh căt có đường kính rất nhỏ và sâu, chiều sâu gia công có thể lớn gấp 100 lần đường kính Hiệu suất biến đổi năng lượng cao, khoảng 65%. Vì chùm tia điện tử có thể được điều chỉnh hướng tùy ý bởi cuộn dây 6 nên có thể gia công được các hình dáng phức tạp với chất lượng cao. 5.2. Các dạng gia công bằng chùm tia điện tử 1. Khoan 2. Phay, cắt đứt 3. Hàn5.3. Khoan bằng chùm tia điện tử Sử dụng xung electron năng lượng cao.  Có 2 phương pháp khoan : - Kiểu khoan môt lần bắn (One-shot drilling): lỗ suốt các tấm dày từ 0,5 đến 5mm. - Kiểu khoan bằng nhiều xung (Multiple-pulse drilling): lỗ nhỏ hơn. kích thước từ 0,025 đến 1mm. Khoan các lỗ nhỏ, ở những vị trí khó gia công như cánh tuabin, buồng đốt cùa tuabin máy bay trục thăng, đặc biệt những lỗ lệch với mặt phẳng (có thể lệch tới 20o). Ví dụ: trong buồng đốt của máy bay trực thăng có hơn 3700 lỗ với nhiều đường kính khác nhau, đặt sai lệch nhau không quá 0,1 mm có nhiều lỗ lệch so với mặt `phẳng. Toàn bộ thời gian gia công các lỗ này bằng tia điện tử điều khiển bằng CNC chỉ tốn 40 phút bao gồm cả thời gian gá đặt, định vị.5.3. Khoan bằng chùm tia điện tử5.3. Khoan bằng chùm tia điện tửd=10-20m, L/d=10-20.Công suất máy 20-60kW5.4. Phay, cắt đứt bằng chùm tia điện tử Nguyên lý của phay điện tử giống khoan chỉ khác là bàn máy di chuyển. Khi phay rãnh, đặc biệt là rãnh không sâu thì chùm tia được đánh lệch một góc để đạt được kết quả gia công như ý muốn. Cắt đứt được thực hiện chủ yếu trên những màng mỏng trong cơ khí chính xác , trong công nghệ vi điện tử, các loại vật liệu rất cứng như thép, wolfram, platin, titan, silic, thuỷ tinh, kim cương5.4. Phay, cắt đứt bằng chùm tia điện tử5.5. Hàn bằng tia điện tử Kích thước tiết chùm tia vài trăm µm, mật độ năng lượng nhỏ khoảng 105-107 W/cm2, công suất vài chục đến vài trăm kW. Chùm tia này được chiếu tới mối ghép giữa các chi tiết và đốt nóng nó đến nhiệt độ nóng chảy. Đường hàn sạch, không bị lẫn khí và tạp chất.Năng lượng hàn nhỏ hơn so với các phương pháp hàn khác do sự tập trung năng lượng cao. 5.5. Hàn bằng tia điện tửChiều sâu lớp kim loại bị chảy lỏng > 20 lần bề rộng vết hàn.  khả năng bám chắc của kim loại theo chiều sâu tốt hơn chiều rộng. Chiều sâu lớp kim loại bị chảy lỏng khi hàn phụ thuộc vào điện thế Vg, cường độ dòng điện I, tốc độ hàn và nhiệt độ nóng chảy của kim loại.Tốc độ nung nóng 7000oC/s và tốc độ nguội rất cao 1200oC/s. Kích thước vết tập trung năng lượng của chùm tia điện tử từ vài phần trăm mm đến 1mm5.6. Ưu, nhược điểm 5.6.1. Ưu điểm- Có thể gia công bất kỳ vật liệu nào- Mật độ công suất lớn.- Gia công chính xác. Có thể điều chỉnh được tức thời cường độ và vị trí của tia điện tử. Bảo đảm sạch về mặt hoá học của vật liệu Không ảnh hưởng nhiều đến cấu trúc vật liệu Năng suất cao. Có thể tạo được lỗ nghiệng.5.6.2. Nhược điểm- Phải gia công trong buồng chân không.- Giá thành gia công cao.- Nguy cơ nhiễm phóng xạ Rơnghen 5.7. PHẠM VI ỨNG DỤNGGia công chính xác biên dạng các chi tiết bằng vật liệu bất kỳ.Gia công lỗ nhỏ sâu, màng mỏng.Hàn được các mối hàn hẹp và sâu, các kim loại khác nhau về tính chất.