Ce este topirea fasciculului de electroni?

Topirea cu fascicul de electroni (EBM) este o tehnică în care o piesă de mașină este fabricată prin topirea strat peste strat de pulbere pentru a forma forma dorită. Această metodă rapidă de fabricație folosește un fascicul de electroni în vid pentru a produce temperatura necesară pentru a topi pulberea. Piesele construite în acest mod sunt de obicei remarcabile pentru că au caracteristici fizice mai dorite decât piesele construite cu alte metode.

Pentru a forma o componentă prin topirea cu fascicul de electroni, materialul de prelucrat este plasat într-o cameră cu vid. Dimensiunea acestei camere determină dimensiunea maximă posibilă a piesei finite. Electronii sunt apoi emiși dintr-un filament și accelerați până la aproximativ jumătate din viteza luminii. Câmpurile magnetice concentrează și direcționează fasciculul către locațiile necesare. Când electronii se ciocnesc cu particulele de pulbere, energia lor cinetică este transformată în energie termică, încălzind astfel pulberea.

Deoarece fasciculul afectează doar o zonă foarte mică de la suprafața materialului, piesa este construită strat cu strat. Calculatoarele sunt de obicei folosite pentru a controla locația și timpul de așezare al fasciculului, deși un operator care supraveghează procesul îl va ajusta uneori. Schemele tridimensionale de proiectare asistată de computer oferă informațiile dimensionale necesare pentru a dirija fasciculul.

EBM este adesea menționat ca un tip de metodă de producție rapidă cunoscută sub numele de fabricație aditivă. Astfel de procese furnizează cantități precise de energie și material în locații precise pentru a dezvolta structura dorită. În loc să folosească o matriță pentru a defini forma piesei, tehnicile de fabricație aditivă folosesc un model digital tridimensional pentru a specifica forma acesteia.

Metalele sunt cele mai tipice materiale folosite pentru a construi componente cu topire prin fascicul de electroni. Cu toate acestea, uneori sunt folosite și alte materiale, cum ar fi ceramica și compozitele ceramică-metal. Topirea cu fascicul de electroni este potrivită în special pentru utilizarea cu materiale care reacționează cu oxigenul, deoarece fabricarea are loc într-o cameră cu vid.

Există o serie de avantaje asociate cu topirea fasciculului de electroni. Datorită energiei mari implicate, această tehnologie permite o capacitate mare de topire și o productivitate ridicată. EBM poate produce componente cu geometrii extrem de complexe. Părțile rezultate sunt în general remarcate pentru densitatea lor extrem de mare și lipsa de goluri în structură.
Temperaturile extrem de ridicate implicate de obicei în proces produc adesea piese metalice cu caracteristici metalurgice similare cu cele ale componentelor tratate termic. De exemplu, produsele din această metodă au, în general, o rezistență mai mare și o tensiune reziduală mică sau deloc în comparație cu produsele din alte metode de fabricație. Acest lucru reduce adesea timpul de producție prin evitarea operațiunilor suplimentare de tratament termic odată ce piesa a fost construită.

Componentele fabricate cu topire cu fascicul de electroni se găsesc într-o mare varietate de aplicații. Adecvarea sa pentru utilizarea cu aliaje reactive de titan înseamnă că topirea cu fascicul de electroni este frecvent utilizată pentru a construi componente ușoare din titan, cum ar fi implanturile medicale. Cunoscut pentru producerea de piese de înaltă rezistență și calitate metalurgică bună, este, de asemenea, frecvent utilizat pentru a produce piese de înaltă performanță. De exemplu, este folosit pentru a fabrica articole precum palete de turbine pentru aplicații aerospațiale și cadre de vehicule utilizate în sporturile cu motor.