Soldadura por haz de electrones: tecnología, equipos, características y principio de funcionamiento

Este método de soldadura apareció por primera vez en 1958. La soldadura por haz de electrones permite unir metales. La soldadura por haz de electrones consiste en unir dos metales en su punto de unión. Se realiza al vacío y suelda piezas de una amplia variedad de diseños y tamaños, produciendo una soldadura de alto brillo.

La energía cinética de los electrones, captada por un haz de electrones, generado por un dispositivo especial, se utiliza para unir metales. El metal se suelda mediante un haz pulsado. Este haz tiene una densidad energética muy alta y la frecuencia de pulso varía de 100 a 500 Hz. Se utiliza para soldar metales volátiles como el magnesio y el aluminio. Con estos parámetros, se aumenta la profundidad de penetración. Se pueden soldar metales de diversos espesores, pero siempre se deben tener en cuenta el tipo de metal, su espesor y su estructura.

También es posible unir láminas delgadas con éxito, pero se realiza una prueba antes del proceso de soldadura para determinar correctamente la relación pausa-pulso. La disipación de calor durante las pausas ayuda a reducir el tamaño de la zona afectada por el calor. Al soldar piezas pequeñas, es crucial que el haz incida con precisión en la costura estrecha, por lo que primero se verifica la posición del haz en una muestra de prueba. El haz debe incidir con precisión en la costura que se va a unir, ni demasiado bajo ni demasiado alto; de lo contrario, la unión no producirá un resultado de alta calidad. Los parámetros del haz se verifican mediante un experimento de proceso. Posteriormente, se realiza la soldadura en serie de todas las piezas necesarias.

En la soldadura por haz de electrones, el haz o la pieza se mueve mediante un sistema de deflexión. Este sistema permite que el haz oscile transversalmente y a lo largo de la soldadura, así como a lo largo de trayectorias más complejas. Existen unidades de bajo y alto voltaje. Las unidades de bajo voltaje se utilizan para soldar espesores de metal de 0,5 mm o superiores, mientras que las de alto voltaje se utilizan para metales más gruesos.

El vacío creado en la soldadura por haz de electrones reduce significativamente la pérdida de energía cinética de los electrones debido a las colisiones con las moléculas de aire y proporciona protección térmica y química al cátodo en el cañón de electrones. El vacío es de aproximadamente 10-4 a 10-6 mmHg. La penetración del metal se produce principalmente debido a la presión del haz de electrones, el calor liberado dentro del metal sólido y la potente presión del metal en evaporación. La calidad y el tipo de procesamiento del haz dependen de las propiedades termofísicas del material, los parámetros del haz y la duración del pulso, pero son independientes de las propiedades mecánicas del material. Por lo tanto, la soldadura por haz de electrones puede procesar cuarzo, cerámica y piedras preciosas. Se utiliza con éxito para soldar metales refractarios, así como metales utilizados en las industrias aeronáutica y de instrumentación. Dependiendo del tamaño de la cámara de vacío, es posible unir piezas gruesas.

Ventajas de la soldadura por haz de electrones:

• Es posible soldar en una sola pasada piezas con un espesor de 0,1 a 200 mm y, en diferentes condiciones, piezas incluso más gruesas;
• El proceso es rentable y requiere entre 10 y 15 veces menos energía que la soldadura por arco;
• no hay saturación de gas del metal, lo que da resistencia a la soldadura;
• Soldaduras de alta calidad, penetración profunda del metal.

Desventajas de este tipo de soldadura:

• En la raíz de la costura a veces hay una costura poco cocida;
• Fijación a la cámara de trabajo para crear vacío.