Saldatura a fascio di elettroni: tecnologia, attrezzatura, caratteristiche e principio di funzionamento

Questo metodo di saldatura è apparso per la prima volta nel 1958. La saldatura a fascio di elettroni consente di saldare insieme i metalli. La saldatura a fascio di elettroni prevede l'unione di due metalli nel punto di giunzione. Viene eseguita sotto vuoto e salda componenti di un'ampia varietà di forme e dimensioni, producendo una saldatura altamente lucida.

L'energia cinetica degli elettroni raccolti in un fascio di elettroni, generato da un dispositivo speciale, viene utilizzata per unire i metalli. Il metallo viene saldato utilizzando un fascio pulsato. Questo fascio ha un'altissima densità di energia e la frequenza degli impulsi varia da 100 a 500 Hz. Viene utilizzato per la saldatura di metalli volatili come magnesio e alluminio. Con questi parametri, la profondità di penetrazione aumenta. È possibile saldare metalli di vari spessori, ma è sempre necessario tenere conto del tipo di metallo, del suo spessore e della sua struttura.

Anche lamiere sottili possono essere unite con successo, ma prima del processo di saldatura viene eseguita una prova per stabilire correttamente il rapporto pausa-impulso. La dissipazione del calore durante le pause aiuta a ridurre le dimensioni della zona termicamente alterata. Quando si saldano componenti di piccole dimensioni, è fondamentale che il raggio colpisca con precisione la larghezza ridotta della giunzione, quindi la posizione del raggio viene prima verificata su un campione di prova. Il raggio deve colpire con precisione la giunzione da unire, né troppo in basso né troppo in alto, altrimenti la giunzione non produrrà un risultato di alta qualità. I parametri del raggio vengono verificati tramite un esperimento di processo. Successivamente, viene eseguita la saldatura in serie di tutti i componenti necessari.

Nella saldatura a fascio di elettroni, il fascio stesso o il pezzo in lavorazione vengono mossi tramite un sistema di deflessione. Questo sistema consente al fascio di oscillare attraverso e lungo la saldatura, nonché lungo traiettorie più complesse. Sono disponibili unità a bassa e alta tensione. Le unità a bassa tensione sono utilizzate per saldare spessori di metallo pari o superiori a 0,5 mm, mentre le unità ad alta tensione sono utilizzate per metalli più spessi.

Il vuoto creato nella saldatura a fascio di elettroni riduce significativamente la perdita di energia cinetica degli elettroni dovuta alle collisioni con le molecole di aria e gas e fornisce protezione termica e chimica al catodo nel cannone elettronico. Il vuoto è compreso tra 10-4 e 10-6 mmHg. La penetrazione del metallo avviene principalmente grazie alla pressione del fascio di elettroni, al calore rilasciato all'interno del metallo solido e alla potente pressione del metallo in evaporazione. La qualità e il tipo di lavorazione del fascio dipendono dalle proprietà termofisiche del materiale, dai parametri del fascio e dalla durata dell'impulso, ma sono indipendenti dalle proprietà meccaniche del materiale. Pertanto, la saldatura a fascio di elettroni può lavorare quarzo, ceramica e pietre preziose. Viene utilizzata con successo per la saldatura di metalli refrattari, nonché di metalli utilizzati nell'industria aeronautica e strumentale. A seconda delle dimensioni della camera a vuoto, è possibile unire parti di grosso spessore.

Vantaggi della saldatura a fascio di elettroni:

• È possibile saldare in una sola passata pezzi con spessore da 0,1 a 200 mm e, in condizioni diverse, anche pezzi più spessi;
• il processo è conveniente, poiché richiede 10-15 volte meno energia rispetto alla saldatura ad arco;
• non c'è saturazione di gas del metallo, il che conferisce resistenza alla saldatura;
• saldature di alta qualità, profonda penetrazione del metallo.

Svantaggi di questo tipo di saldatura:

• alla radice della cucitura a volte c'è una cucitura poco cotta;
• fissaggio alla camera di lavoro per creare il vuoto.