德國(guó)Evobeam離子束焊機(jī)
電子束
用電子束加工金屬有著悠久的歷史：1879 年，William Crookes 爵士首次證明這項(xiàng)技術(shù)可以熔化金屬。
電子束的深層焊接效應(yīng)于1957年被發(fā)現(xiàn)。
不斷的創(chuàng)新使電子束技術(shù)成為一種現(xiàn)代化的生產(chǎn)方法?？梢院w廣泛的任務(wù)——在不同的市場(chǎng)和行業(yè)中更精確、更高效、更經(jīng)濟(jì)。
實(shí)時(shí) CNC 控制的穩(wěn)定電子束可在無(wú)需額外材料的情況下以最小的能量輸入和變形來(lái)焊接金屬。這會(huì)在機(jī)加工零件中形成具有狹窄熱影響區(qū)的深焊縫。與激光器相比，它提供了具有快速光束偏轉(zhuǎn)的節(jié)能光束源。無(wú)論波長(zhǎng)如何，粒子束都會(huì)耦合到各種金屬甚至銅或鋁的光學(xué)反射表面。
特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：
對(duì)電子束的非常精確的控制
可以減少生產(chǎn)過(guò)程步驟
具有最高重復(fù)精度的恒定質(zhì)量保證
先進(jìn)的構(gòu)造和設(shè)計(jì)選項(xiàng)
通過(guò)真空處理顯著改善冶金性能
可用功率范圍寬
電子束技術(shù)
多種光束特性和幾乎無(wú)慣性的光束偏轉(zhuǎn)：
附加功能和優(yōu)點(diǎn)：
焦點(diǎn)處功率密度極高，高達(dá) 10 7 W/cm 2
在生產(chǎn)運(yùn)行中應(yīng)用電子束的多種方式：
多浴、多工藝、焊縫跟蹤、表面處理和成像
一機(jī)多用：焊接、鉆孔、涂層和表面處理
機(jī)器和系統(tǒng)的多功能組合：
通用型、分度型、生產(chǎn)單元和連續(xù)帶式焊接機(jī)
高能效：
與激光束焊接和其他焊接工藝相比，電子束加工可將更多的輸入功率轉(zhuǎn)換為光束功率。
計(jì)選項(xiàng)：
除了鋼合金之外，它還可以用于防火合金和異物，以及減少工件的體積和質(zhì)量。
真空條件顯著改善冶金性能：
不需要任何輔助劑（例如保護(hù)氣體等）來(lái)保護(hù)熔池或焊池不被氧化。此外，真空對(duì)焊縫的冶金性能有非常積極的影響，可以避免氣孔的形成。
提供廣泛的性能范圍：
最佳適應(yīng)應(yīng)用的要求。
電子束加工的挑戰(zhàn)：
為了最佳地利用電子束加工的可能性，提前處理該技術(shù)可能存在的缺點(diǎn)是有利的。
真空條件：
為了確保最短的抽空時(shí)間，泵的尺寸以及工件和真空室的清潔度至關(guān)重要。評(píng)估總體生產(chǎn)力時(shí)必須考慮疏散時(shí)間。
磁性：
電子束很容易被工件材料或裝置的剩磁所偏轉(zhuǎn)。這種影響可以通過(guò)調(diào)節(jié)電子束得到一定程度的補(bǔ)償。此外，在將工件引入真空室之前，可以對(duì)工件進(jìn)行自動(dòng)消磁。
1、電子束焊接
電子束焊接（EB 焊接）可以產(chǎn)生非常深、細(xì)長(zhǎng)且平行的焊縫。可以實(shí)現(xiàn)高焊接速度，從而最大限度地減少工件的熱量輸入。減少甚至避免了翹曲和曲率。
焊接是一種制造過(guò)程，其中材料（通常是金屬或熱塑性塑料）通過(guò)高溫或高壓或兩者結(jié)合在一起，通過(guò)讓零件冷卻，從而使它們?nèi)刍?/span>
并非所有金屬都可焊接，而且，組合不同的金屬會(huì)對(duì)可焊性構(gòu)成挑戰(zhàn)。
除了電子束焊接的一般優(yōu)點(diǎn)（見下文）外，該技術(shù)還顯著擴(kuò)大了看似“不可焊接”金屬的范圍，例如難熔金屬、化學(xué)活性金屬和反射金屬。
電子束焊機(jī)中常見的真空條件對(duì)焊縫的冶金性能具有非常積極的影響。
兩種材料的電子束焊接：
電子束焊接原理：
在焦點(diǎn)處，電子束將工件材料加熱到其熔點(diǎn)以上并使材料蒸發(fā)。電子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱量。
焦點(diǎn)尺寸可達(dá) 100 μm。在那里形成蒸汽毛細(xì)管，其周圍有熔化夾套或焊池。
隨著電子粒子束前進(jìn)，蒸氣毛細(xì)管進(jìn)一步移動(dòng)。在移動(dòng)毛細(xì)管的前部，材料不斷熔化并移動(dòng)到后部。熔化的材料在那里凝固。
電子束焊接性能及優(yōu)點(diǎn)
電子束焊接提高了焊縫的精度和耐用性：
焊接工藝室中 大約 10 -4 mbar的高真空條件：
真空對(duì)熔融材料進(jìn)行脫氣，從而最大限度地減少熔化區(qū)域中的孔隙或污染。不需要?dú)怏w或焊劑來(lái)保護(hù)焊池免于氧化。
非常通用的電子束特性：
可以精確控制聚焦平面、電子束功率強(qiáng)度和幾乎無(wú)慣性的電子束偏轉(zhuǎn)等參數(shù)。這提高了焊接工藝的接縫質(zhì)量和生產(chǎn)率。
高達(dá) 200 毫米/秒的高焊接速度最大限度地減少了工件的變形：
電子束在幾毫秒內(nèi)以極其局部集中的方式加熱工件，從而形成狹窄的焊縫和熱影響區(qū) (HAZ)。
多種可焊接金屬：
除了鋼和鋼合金外，電子束還可以焊接化學(xué)活性金屬（例如鈦、鋯、鈹），甚至難熔金屬（例如鎢、鉬、鈮）。由于無(wú)論波長(zhǎng)如何，電子粒子束也會(huì)耦合到光學(xué)反射表面，因此它也可以毫無(wú)問題地焊接銅。
節(jié)能焊接工藝：
電子束機(jī)將大約 60% 至 70% 的連接功率轉(zhuǎn)換為焦點(diǎn)處的電子束功率。與其他焊接技術(shù)相比，例如 例如，激光焊接或電弧焊接、電子束焊接更加節(jié)能。
焊縫深度與寬度之比高達(dá) 16 的深焊：
高達(dá) 10 7 W/cm 2的高功率密度 在蒸氣毛細(xì)管底部產(chǎn)生高達(dá)約 3,500 °C 的溫度，從而實(shí)現(xiàn)深焊電子束的影響?？珊附娱L(zhǎng)達(dá) 250 毫米的鋼和長(zhǎng)達(dá) 500 毫米的鋁。
全自動(dòng)焊接：
全自動(dòng)電子束焊接系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)每個(gè)工件相關(guān)參數(shù)的精確重復(fù)性和完整可追溯性。這意味著每個(gè)單獨(dú)零件的焊接過(guò)程都可以得到安全控制和記錄。這對(duì)于航空航天業(yè)等經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的流程至關(guān)重要。這不僅適用于飛機(jī)和航天器原始設(shè)備的生產(chǎn)，也適用于MRO（維護(hù)、修理、大修）。在這里，電子束焊接通過(guò)最大限度地減少熱量輸入和部件變形，同時(shí)保持高焊縫強(qiáng)度，使維修變得更加容易。
真空室（工作室）有不同尺寸可供選擇：
EVOBEAM 電子束焊接系統(tǒng)的真空室精確適應(yīng)應(yīng)用。這可以最大限度地減少體積、抽真空時(shí)間、加快焊接周期并提高生產(chǎn)率。
電子束焊接附加信息
激光束焊接還可以覆蓋電子束焊接的一些應(yīng)用領(lǐng)域。
然而，激光束的能量效率比電子束低，并且提供的光束功率較低。
此外，激光束將功率耦合到有色金屬（例如銅）的效果非常差。
對(duì)于焊接深度較小的大型鈑金零件，激光束也可以在大氣條件下工作。
各種研究和工業(yè)應(yīng)用表明，真空中的激光焊接可以更好地將激光束能量耦合到鋼材中，從而優(yōu)化焊縫深度和質(zhì)量。
Evobeam 還提供真空激光焊接機(jī)器和系統(tǒng)。
我們可以為相應(yīng)的真空焊接應(yīng)用提供最佳解決方案，以實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)率：經(jīng)濟(jì)高效、快速、多功能且具有最高的焊接質(zhì)量。這就是為什么近年來(lái)我們成功地向要求苛刻的航空航天和汽車行業(yè)等提供我們的解決方案。
2、電子束鉆孔
電子束鉆孔（EB 鉆孔）提供了令人印象深刻的靈活性和質(zhì)量組合。射流以最高速度移動(dòng)并形成非常干凈的通孔。此外，每個(gè)孔可以具有不同的尺寸。這些功能可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)力最大化。
電子束鉆孔是一種熱處理工藝，可形成 100μm 至 2mm 的小通孔。由于 EB 的高能量特性，可以實(shí)現(xiàn)高達(dá) 25:1 的極高 T/D 比（深度與直徑）。
高 T/D 比和快速鉆孔速度的結(jié)合使 EB 鉆孔有別于所有其他用于生產(chǎn)小孔的機(jī)械、化學(xué)和其他熱技術(shù)。
電子束鉆孔原理
來(lái)自電子束的能量輸入導(dǎo)致蒸汽毛細(xì)管的形成。該毛細(xì)管可以穿透整個(gè)工件。
電子束關(guān)閉后，蒸汽射流消失，熔體再次關(guān)閉毛細(xì)管。為了形成通孔，必須快速吹出熔化的材料。
這是通過(guò)在工件背面施加一層爆炸性汽化材料來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于這一重要方面，EB 鉆孔無(wú)法產(chǎn)生盲孔。
所描述的原理還解釋了所得的孔并不完全是圓柱形的。在許多產(chǎn)品和部件中，不需要圓柱孔，也不需要盲孔。這尤其適用于過(guò)濾應(yīng)用：例如紙漿和造紙、食品和飲料加工、廢水等。事實(shí)上，EB 鉆孔的其他特性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了所提到的缺點(diǎn)。
電子束鉆孔特性及優(yōu)點(diǎn)
電子束鉆孔具有多種特性，這些特性對(duì)鉆孔特性以及靈活性和生產(chǎn)率方面的結(jié)果產(chǎn)生有益影響。
高速鉆孔：
根據(jù)工件的特性以及鉆孔深度和直徑方面的參數(shù)，電子束鉆孔可以非常快速地進(jìn)行：例如每秒 5,000 個(gè)孔，鉆孔深度為 0.1 毫米或鉆孔深度為 8毫米仍然約為每秒 5 個(gè)孔或每分鐘 300 個(gè)孔。
極其通用的電子束特性
由于電子束的特性，轉(zhuǎn)換到工件中的能量幾乎與表面上的電子束方向無(wú)關(guān)。此功能允許您鉆斜孔或有角度的孔。此外，如果需要，每個(gè)孔的直徑可以不同，這意味著 EB 的多功能性允許在不更換鉆孔工具的情況下鉆出不同直徑的靈活孔圖案。
可鉆孔的材料范圍非常廣泛：
除了鋼和鋼合金外，還可以對(duì)化學(xué)活性金屬（例如鈦、鋯、鈹）甚至難熔金屬（例如鎢、鉬、鈮）進(jìn)行鉆孔。由于無(wú)論波長(zhǎng)如何，電子粒子束也會(huì)耦合到光學(xué)反射表面，因此也可以使用電子束輕松地對(duì)銅進(jìn)行鉆孔。
高 T/D 比（深度與直徑）高達(dá) 25:1
電子束可實(shí)現(xiàn)非常窄和深的通孔的熱鉆孔工藝。
電子束鉆孔附加信息
通過(guò) EB 鉆孔形成的通孔的具體形狀特征是整個(gè)孔深度上有輕微的錐度。除其他特性外，這使得電子束鉆孔特別適合過(guò)濾應(yīng)用.
3、電子束沉積焊
電子束沉積焊接（EB沉積焊接）可以精確添加材料的劑量并調(diào)整層厚。這支持在成型和硬度方面精確控制材料特性。
使用電子束的沉積焊接是一種熱工藝。
這會(huì)將粉末或金屬絲等金屬直接插入熔池中。真空條件細(xì)化所得表面結(jié)構(gòu)，以提高基材的硬度和耐腐蝕性。
電子束沉積焊接原理：
電子束的動(dòng)態(tài)偏轉(zhuǎn)選項(xiàng)使得可以處理更大面積的工件。
在焦斑中，電子束熔化工件和填充材料。電子束的高頻偏轉(zhuǎn)熔化金屬的限定區(qū)域。
為了優(yōu)化新層的化學(xué)和冶金性能，精確控制和調(diào)整光束功率和光束直徑參數(shù)至關(guān)重要。電子束技術(shù)是實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的理想選擇。
電子束沉積焊性能及優(yōu)點(diǎn)：
電子束沉積焊接對(duì)所得材料性能和生產(chǎn)率具有積極影響。
控制層厚度：
精確的電子束特性控制能量密度和分布，從而控制粉末作為附加材料的電鍍層厚度。
定義的材料屬性：
可以通過(guò)精確的能量輸入和層厚度來(lái)控制硬度和耐腐蝕性。
鍍層表面和結(jié)構(gòu)精細(xì)化：
電子束電鍍時(shí)的真空條件對(duì)鍍層表面和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生積極影響。
全自動(dòng)電鍍：
通過(guò)全自動(dòng)電子束沉積焊接，每層參數(shù)都可以精確重復(fù)并完全跟蹤，因此每個(gè)工件的整個(gè)過(guò)程都得到可靠的控制和記錄
電子束沉積焊接附加信息
沉積焊接可以被視為一種增材制造方法。然而，重點(diǎn)是通過(guò)添加單層或多層材料來(lái)改變給定工件表面的材料屬性。
4、電子束表面處理
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電子束表面處理
電子束表面處理提供了多種方法：
硬化、重熔、表面結(jié)構(gòu)化、雕刻和拋光。
它們都可以非常精確和有效地應(yīng)用。此外，這些可以集成到一個(gè)系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最大利用率。
工件表面是與其周圍環(huán)境的物理界面或邊界。這可以是環(huán)境（例如氣體、紫外線、液體、濕氣、輻射、腐蝕性溶劑等）或其他材料（例如金屬、非金屬等）。
表面處理的目的是提高工件小面積或大面積表面的耐腐蝕性、硬度和外觀。
噴砂技術(shù)可精確且可重復(fù)地修改該表面。
電子束表面處理原理：
根據(jù)應(yīng)用和所涉及的材料，會(huì)產(chǎn)生不同的效果。
硬化：
射流將界面加熱到奧氏體溫度以上。熱量流入周圍較冷的物體，使其迅速冷卻。這種自淬火不需要額外的冷卻劑。光束的高功率密度在局部產(chǎn)生必要的溫度梯度。也可以保持在熔點(diǎn)以下并迫使結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，同時(shí)工件表面保持固態(tài)。
重熔：
射流將界面加熱到熔化溫度以上，并對(duì)合金進(jìn)行改性或分散不溶性硬質(zhì)顆粒，例如 WC。
表面結(jié)構(gòu)化：
射流將材料熔化至規(guī)定深度并形成凹槽圖案。這些具有規(guī)定表面粗糙度的可自由設(shè)計(jì)的圖案非常重要，例如，對(duì)于醫(yī)療應(yīng)用來(lái)說(shuō)，可以最大限度地減少細(xì)菌膜。
雕刻：
精確控制的光束可以作為主要工藝步驟或在完成另一個(gè)光束加工工藝后對(duì)工件進(jìn)行雕刻。雕刻可以精確定位并以可見且機(jī)器可讀的方式標(biāo)記工件（例如數(shù)據(jù)矩陣等）
拋光：
對(duì)導(dǎo)熱性差的材料（例如鈦）進(jìn)行機(jī)械拋光可能會(huì)導(dǎo)致局部爆燃。噴射通過(guò)僅熔化和控制界面并提高平滑度、光澤度和硬度來(lái)實(shí)現(xiàn)積極的結(jié)果。
電子束表面處理的特性和優(yōu)點(diǎn)：
電子束表面處理提供了以所需方式修改表面特性的絕佳機(jī)會(huì)。
工作過(guò)程室中 約 10 -4 mbar的高真空條件：
真空對(duì)熔融材料具有積極的影響，可導(dǎo)致脫氣并顯著減少熔化區(qū)中可能存在的孔隙或其他污染物。
極其通用且可控的光束特性：
通過(guò)精確控制聚焦程度、光束功率強(qiáng)度和幾乎無(wú)慣性偏轉(zhuǎn)等光束參數(shù)，可以精確調(diào)整電子束并在表面上精確移動(dòng)。這是在結(jié)構(gòu)和冶金性能方面表面特征發(fā)生可控且可重復(fù)變化的先決條件。
全自動(dòng)表面處理：
電子束表面處理系統(tǒng)是全自動(dòng)的。在每個(gè)工件表面本身的修改過(guò)程中，它們能夠?qū)崿F(xiàn)極其精確的重復(fù)性和相關(guān)表面處理參數(shù)的完全可追溯性?？梢园踩乜刂坪陀涗浢總€(gè)工件的表面處理過(guò)程。這對(duì)于航空航天業(yè)等經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的流程至關(guān)重要。這不僅適用于航空航天原始設(shè)備的生產(chǎn)，也適用于 MRO 操作（維護(hù)、修理、大修）。在這里，電子束技術(shù)通過(guò)極低的熱量輸入和部件的低變形促進(jìn)了表面處理過(guò)程，同時(shí)提供了極好的可預(yù)測(cè)的表面特性。
真空室有不同尺寸可供選擇：
EVOBEAM 電子束處理系統(tǒng)的真空室尺寸可適應(yīng)各自的應(yīng)用要求。這最大限度地減少了體積，從而減少了抽真空時(shí)間。這對(duì)于縮短整體焊接周期時(shí)間和提高整體生產(chǎn)率具有重大影響。
電子束表面處理附加信息：
近年來(lái)，利用電子束技術(shù)對(duì)表面進(jìn)行受控和精確的改性似乎受到越來(lái)越多的關(guān)注。
除了上述應(yīng)用之外，醫(yī)療行業(yè)或其他衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)極高的行業(yè)尤其受益于電子束技術(shù)的表面處理。這里的重點(diǎn)是避免細(xì)菌在表面定植。對(duì)于假體或植入物來(lái)說(shuō)，優(yōu)化的表面結(jié)構(gòu)對(duì)于與骨組織的良好結(jié)合至關(guān)重要。
對(duì)于真空表面處理的特定應(yīng)用，我們可以提供高生產(chǎn)率的最佳解決方案：經(jīng)濟(jì)高效、快速、多功能且具有最高的精度。
