전자빔 용접(EBW)이란?- 정의 및 프로세스

전자빔용접이란?

전자빔 용접(EBW)은 접합할 두 재료에 고속 전자빔을 가하는 융합 용접 공정입니다. 충돌 시 전자의 운동 에너지가 열로 변환되면서 공작물이 녹아서 함께 흐릅니다. EBW는 종종 전자빔의 소산을 방지하기 위해 진공 조건에서 수행됩니다.

전자는 전자총을 통해 생성된 다음 전기장을 사용하여 초고속으로 가속됩니다. 이 고속 전자 흐름은 자기장을 사용하여 집중되고 결합할 재료에 정확하게 적용됩니다.

전자가 재료에 충격을 가하면 운동 에너지가 열로 변환되어 금속이 녹아서 함께 흐릅니다. 전자빔 용접은 일반적으로 가스 분자의 존재가 빔을 산란시킬 수 있기 때문에 진공에서 발생합니다.

EB 용접과 관련된 고전압과 필요한 진공으로 인해 전체 프로세스가 컴퓨터로 제어되고 고도로 자동화됩니다. 이 기술의 정확한 특성으로 인해 접합용 부품을 고정하기 위한 특수 고정 장치가 필요한 경우가 많으며, 일반적으로 용접 챔버 내에서 고정 장치와 공작물을 이동하는 데 CNC 테이블이 사용됩니다.

전자빔 용접기는 매우 비싸고 단단히 유지되어야 하며 고전압 및 고진공 기술에 필요한 지원이 까다로울 수 있습니다. 그러나 전자빔 용접은 믿을 수 없을 정도로 정확하고 강력하며 순수하며 전체 프로세스를 정확하게 반복할 수 있으며 많은 응용 분야와 재료에서 전자빔 용접이 최고의 접합 기술입니다.

 

일반적인 전자빔 용접 절차

모든 전자빔 용접 작업은 다르지만 EB Industries에서는 용접 품질과 생산 속도를 모두 유지할 수 있는 기본 절차가 있습니다.

▷ 조립할 부품을 철저히 검사하고 청소합니다.
▷ 용접 과정에서 부품을 제자리에 단단히 고정하기 위한 고정 장치가 고안되었습니다. 우리는 높은 생산 속도를 유지하기 위해 진공 사이클당 용접할 수 있는 부품 수를 최대화하려고 노력합니다. 필요한 경우 고정 장치는 전체 기계 공장에서 맞춤 제작됩니다.
▷ 부품은 고정 장치와 전자빔 용접기의 CNC 테이블에 부착된 고정 장치에 로드됩니다. CNC 테이블은 용접 과정에서 전자빔 아래의 위치로 부품을 정확하게 이동하도록 프로그래밍되었습니다.
▷ 고객 사양에서 요구하는 필요한 부분 또는 전체 진공을 달성하기 위해 진공 챔버가 고정되고 공기가 밖으로 펌핑됩니다.
▷ 필요한 경우 테스트 용접을 수행하여 적절한 빔 정렬 및 초점, 빔 출력, 용접 침투 및 용접의 전반적인 품질을 확인합니다. 매개변수는 필요에 따라 조정되고 모든 용접 작업 중에 지속적으로 모니터링됩니다.
▷ 생산 용접 주기인 경우 용접 작업자는 CNC 테이블 프로그래밍 및 전자빔 발사 주기를 시작합니다. 부품은 전자빔 용접됩니다.
▷ 용접 사이클이 끝나면 진공 챔버가 펌핑되고 ​​부품과 피팅이 용접기에서 제거됩니다.
▷ 부품은 고정 장치에서 조심스럽게 제거된 다음 전체 품질 관리 검사를 받습니다.

 

 

전자빔 용접 작업

전자빔(EB) 용접은 전자총에 의해 전자가 발생하고 전기장을 이용하여 고속으로 가속되는 융합 용접 공정이다. 이 고속의 전자 흐름은 자기장을 사용하여 밀접하게 집중되고 결합할 재료에 적용됩니다. 전자빔은 공작물에 충격을 가할 때 운동 열을 생성하여 공작물을 녹이고 결합시킵니다.

전자빔 용접은 가스의 존재로 빔이 산란될 수 있으므로 진공 환경에서 수행됩니다. 진공 공정이고 고전압이 사용되기 때문에 이 용접 방법은 크게 자동화되고 컴퓨터로 제어됩니다. 결과적으로 특수 고정구와 CNC 테이블을 사용하여 용접 진공 챔버 내부에서 공작물을 이동합니다.

최근 전자빔 용접기 기술의 발전으로 전체 공작물을 진공챔버 내부에 두지 않고 전자빔총을 접합할 재료의 측면에 있는 진공 상자에 넣어 전자빔 용접을 하는 국부적인 전자빔 용접 방법이 실현되었다.

전자빔 용접에서 전자는 전자총의 음극에서 생성됩니다. 음극 뒤에 컵 그리드가 제공됩니다. 전자의 발산을 방지하고 제어합니다. 음극과 양극에 높은 전압이 가해지기 때문입니다. 양전하를 띤 양극은 컵 그리드에서 전자를 끌어당깁니다.

양극은 전자를 가속하고 속도가 증가하여 50000 – 200000km/s 범위에 도달합니다. 양극에서 고속 전자빔이 자기 렌즈와 편향기 코일을 통과합니다.

자기 렌즈는 전자빔을 공작물의 원하는 위치에 집중시킵니다. 그리고 디플렉터 코일은 빔을 필요한 용접 영역으로 편향시킵니다. 고속 전자빔이 가공물에 부딪치면 강한 열이 발생하여 두 가공물의 금속을 녹여 용접부를 채웁니다. 용융된 용접은 응고되고 강한 용접 조인트를 형성합니다.

 

전자빔 용접의 응용

▷ 항공우주 산업에서 제트 부품, 구조물 부품, 변속기 부품 및 센서를 제조하는 데 사용됩니다.
▷ 발전 산업에서 사용됩니다.
▷ 우주 산업에서 티타늄 탱크와 센서를 만드는 데 사용됩니다.
▷ 자동차 산업에서 변속기 시스템, 기어 및 터보차저를 제조하는 데 사용됩니다.
▷ 전기 및 전자 산업에서 구리 구조의 부품을 제조하는 데 사용됩니다.
▷ 사용되는 다른 분야는 원자력 산업, 의료, 연구 센터 등입니다.

 

전자빔 용접의 장점

▷ 높은 용접 속도.
▷ 이종 금속의 용접이 가능합니다.
▷ 높은 용접 품질과 정밀도.
▷ 운영 비용이 적습니다.
▷ 용접 온도가 높은 재료는 쉽게 용접할 수 있습니다.
▷ 열 영역의 영향을 덜 받아 왜곡이 적습니다.
▷ 청소 비용은 무시할 수 있습니다.
▷ 0.025mm에서 100mm 범위의 두꺼운 시트를 용접합니다.
▷ 접근할 수 없는 조인트를 용접할 수 있습니다.

 

전자빔 용접의 단점

▷ 장비 비용이 매우 높습니다.
▷ 이를 운용하기 위해서는 고도의 숙련된 작업자가 필요합니다.
▷ 고진공이 필요합니다.
▷ 진공 작업으로 인해 큰 작업은 용접할 수 없습니다.
▷ 작업하려면 높은 안전 조치가 필요합니다.

 

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