فرایند ماشینکاری با پرتوالکترونی
ماشینکاری باپرتوی الکترونی :فرایندی است درمواردی که الکترونهایی باسرعت بالا درداخل پرتوهای کم پهنا وبه صورت مستقیم درجهت قطعه کار متمرکزشده وحرکت می کنندکه بصورت خلق یک گرماوبخارمواد انجام می گیرد.
درحالت کلی به دوگروه تقسیم میشود1.گروه گرمایی 2.گروه غیرگرمایی
گرمای سطح کاتد ترموالکترونیکی تادمای بالای گرم می شود تا الکترون ها سرعت کافی رابرای گریزازفضای اطراف کاتدبدست اورند.دراین فرایندجریان تعدادزیادالکترونها مانند یک پرتو الکترونی باقطرکم به سمت اندحرکت میکند درنتیجه قطعه توسط بمباران این الکترون هادریک محدوده متمرکز تاچنان دمای بالایی گرم میشود که که دران نقطه ذوب ویاتبخیرمی شود.
غیرگرمایی از یک پرتوالکترونی برای ایجاد واکنش شیمیایی استفاده می شود.فرایند ماشینکاری با اشعه الکترونی نوع گرمایی :
درطی عملیات ماشینکاری پرتوی الکترونی باسرعتی بالا به قطعه کاربرخوردمی کندسپس انرژی گرمایی تبدیل می شود.
که این گرمای تولید شده باعث ذوب شدن وتبخیرقطعه ها می شود.این فرایند می تواند سوراخهایی با اشکال مختلف ایجاد کند ولی با این وجودازان معمولا برای ایجادسوراخهای گرد درفلزات سرامیک هاپلاستیک ها وغیره استفاده می کنند.
ازاین فرایندجهت ماشینکاری موادرساناونارسانانیزاستفاده می شودبطوری که قبل وبعدازشروع ماشین کاری خلاایجاد می شود.قطر پرتوالکترونی درروی قطعه کاربایستی به مقدار کمی کوچکترازقطرسوراخ موردنظرباشد.وقتی که پرتوالکترونیبه قطعه کاربرخورد می کند.ماده ای گرم می شودوسپس ذوب می شودوبخشی ازان تبخیرمی شود.درطرف خروجی سوراخ موادموادپشت بندمصنوعی یاالی استفاده می شود.پرتو الکترونی پس ازنفوذکامل درقطعه کارتا اندازه ای درموادپشت بند کمکی نیزنفوذ می کند.ماده پشت بندتبخیر شده وبا فشارزیادازسوراخ بیرون می اید.ماده مذاب نیزبه همراه ماده پشت بند تبخیر خارج می شود.برای ایجادسوراخهای دایره ای پرتو الکترونی به کمک کنترل کامپیوتری درامتداد
محیط سوراخی که باید تولید شودحرکت می کند.روش دیگری نیز موجوداست که دران پرتو ثابت نگه داشته می شودو حرکت می کند.
سه جزء مهم سیستم ماشین کاری بااین روش عبارتند: CNCمیزکاردرمسیر معینی به کمک دستگاه
1-تفنگ پرتو الکترونی 2-سیستم خلاء3-منبع تغذیه
تفنگ پرتو الکترونی:چون به روش پالسی یاضربانی عمل می کند.دراین روش ازتفنگ پرتو الکترونی به منظور تولیدپرتوالکترونی ومتمرکزنمودن ان درموقعیت ازقبل تعیین شده استفاده می شود.تفنگ ان یک کاتد فوق العاده داغ که ازنوع تنگستنی می باشد.ابرالکترون هاراتولیدمی کند.دربعضی مواقع ممکن است کاتدهمانندیک قطعه جامدبطورغیرمستقیم توسط تابش منتشرشده ازیک رشته فلامینت گرم شود.دراثرنیروی دافعه کاتدالکترونهاباشتاب بسیار زیادی به سوی اند که نها راجذب می کندحرکت می کنند.مهمترین نکته جالب توجه وحیرت انگیزدراین روش ماشین کاری این است که: سرعتی که الکترون ها با ان از میان اند عبور می کند درحدود 66 درصدسرعت نور می باشد که سرعت بسیار زیادی است. در مسیرحرکت الکترون ها نیز یک نوع کلیدیاالکترودموادپالس موراستفاده قرار می گیرد.برای شکل دادن پرتوالکترونی بصورت یک پرتو همگراه ومتمرکزیک عدسی مغناطیسی مورداستفاده قرار می گیرد.این پرتوازمیان یک روزنه متغیر عبورداده می شودتاقطرپرتومتمرکزبابرداشتن الکترون های پراکنده کاهش یابد.عدسی های مغناطیسی به سه منظورمورداستفاده قرار می گیرندکه شرح انها بصورت زیر بیان می شود.1-برای مشخص کردن نقطه موقعیت پرتو2-منحرف کردن پرتو3-تبدیل پرتوبه یک پرتوگردنعکاس یافته روی قطعه کار.
منبع تغذیه:منبع تغذیه برای شتاب دادن به الکترون ها ولتاژی حدود150تا200کیلوولت راتولید می کند.وانرژی هرپالس120ژول کار می کند.شدت توان یاتوان برسطح قطعه به حدی بالاست که قطعه کارراذوب وتبخیر می کند.
بنابراین اساس برداشت ماده درفرایند ماشین کاری لکترونی پدیده تبخیرمی باشد.سیستم خلاء ومحفظه ماشین کاری:
تولیدپرتوالکترونی حرکت ان درفضاونهایتاانجام ماشین کاری دریک رمحفظه خلاء صورت می گیرد.استفاده ازخلاء مزایای بسیاری دراین روش داردازقبیل مانع اکسیده شدن سریع ر شته کداخته شده می شود-زکاهش انرژی الکترون هادراثربرخوردبا مولکول های هواجلوگیری میکند-وفشارداخل خلاء که4-^10 توراست.
نکته قابل توجه: چون ماشین کریدرداخل خلاءانجام می گیرد.خلاءهابایستی درکاهش دادن الودگی هاوبه حداقل رسانیدن هم کوبی الکترون وهوای مولکولی تاثیر گذار باشند.زیرادر اثرمتقابل وفعل وانفعال پرتویالکترونی با قطعه کارتولیدپرتوی ایکس می کندکه بسیار خطرناک می باشدوتنها افرادتعلیم دیده بایستی باان کار کنند.
پارامترهای فرایند:جریان پرتو-مدت زمان پالس –جریان عدسی-سیگنل های انحراف پرتو
مقادیر این پارامترها در EBM به کمک یک کامپیوتر کنترل می شود. جریان پرتو از 100 میکرو آمپر تا یک آمپر متغیر است و انرژی هر پالس رسیده به قطعه کار را کنترل می کند. هر چه قدر انرژی یک پالس بیشتر باشد، سوراخ سریعتر مته کاری می شود. مدت زمان پالس در EBM بسته به عمق و قطر سوراخی که باید مته کاری شود از 50 میکروثانیه تا 10 میلی ثانیه متغیر است.مته کاری با استفاده از مدت زمان پالس طولانی تر منجر به ایجاد سوراخ های پهن تر و عمیق تر می شود. و همچنین HAZ و ضخامت لایه دوباره ذوب شده را که معمولاً در حدود 25هزارم میلی متر یا کمتر از آن است تحت تاثیر قرار می دهد که اندازه این تاثیرات حتی الامکان باید در کمترین مقدار خود باشد.
فاصله کاری یا همان فاصله بین تفنگ پرتو الکترونی و نقطه کانونی و اندازه پرتو متمرکز که منظور قطر آن می باشد توسط جریان عدسی تعیین وشکل سوراخ نسبت به امتداد محورش نیز که می تواند مستقیم ، مخروطی و غیره باشد توسط موقعیت نکته کانونی در زیر سطح بالایی قطعه کار مشخص می شوند.برای به دست آوردن سوراخ هایی به شکل غیر دایره ای حرکت پرتو می تواند برنامه ریزی شود.