Soldagem por feixe de elétrons: tecnologia, equipamento, características e princípio de funcionamento

Este método de soldagem surgiu em 1958. A soldagem por feixe de elétrons permite a soldagem de metais. A soldagem por feixe de elétrons envolve a união de dois metais em suas junções. É realizada a vácuo e solda peças de uma ampla variedade de designs e tamanhos, produzindo uma solda altamente polida.

A energia cinética dos elétrons coletados em um feixe de elétrons, formado por um dispositivo especial, é usada para unir metais. O metal é soldado usando um feixe pulsado. Este feixe tem uma densidade de energia muito alta e a frequência do pulso varia de 100 a 500 Hz. É usado para soldar metais voláteis, como magnésio e alumínio. Com esses parâmetros, a profundidade de penetração aumenta. Metais de diversas espessuras podem ser soldados, mas o tipo de metal, sua espessura e estrutura devem sempre ser levados em consideração.

Chapas finas também podem ser unidas com sucesso, mas um teste é realizado antes do processo de soldagem para estabelecer corretamente a relação pausa-pulso. A dissipação de calor durante as pausas ajuda a reduzir o tamanho da zona afetada pelo calor. Ao soldar peças pequenas, é crucial que o feixe atinja com precisão a largura estreita da costura, portanto, a posição do feixe é verificada primeiro em uma amostra de teste. O feixe deve atingir precisamente a costura a ser unida, nem muito baixa nem muito alta, caso contrário, a união não produzirá um resultado de alta qualidade. Os parâmetros do feixe são verificados por meio de um experimento de processo. Em seguida, é realizada a soldagem em série de todas as peças necessárias.

Na soldagem por feixe de elétrons, o próprio feixe ou a peça de trabalho é movimentado por meio de um sistema de deflexão. Este sistema permite que o feixe oscile transversalmente e ao longo da solda, bem como em trajetórias mais complexas. Unidades de baixa e alta tensão estão disponíveis. As unidades de baixa tensão são utilizadas para soldar espessuras de metal de 0,5 mm ou mais, enquanto as unidades de alta tensão são utilizadas para metais mais espessos.

O vácuo criado na soldagem por feixe de elétrons reduz significativamente a perda de energia cinética dos elétrons devido a colisões com moléculas de gás de ar e fornece proteção térmica e química para o cátodo no canhão de elétrons. O vácuo é de aproximadamente 10-4 a 10-6 mmHg. A penetração do metal ocorre principalmente devido à pressão do feixe de elétrons, ao calor liberado dentro do metal sólido e à poderosa pressão do metal em evaporação. A qualidade e o tipo de processamento do feixe dependem das propriedades termofísicas do material, dos parâmetros do feixe e da duração do pulso, mas são independentes das propriedades mecânicas do material. Portanto, a soldagem por feixe de elétrons pode processar quartzo, cerâmica e pedras preciosas. É usada com sucesso para soldar metais refratários, bem como metais usados nas indústrias aeronáutica e de instrumentos. Dependendo do tamanho da câmara de vácuo, é possível unir peças espessas.

Vantagens da soldagem por feixe de elétrons:

• É possível soldar peças com espessura de 0,1 a 200 mm em uma única passagem e, em diferentes condições, até peças mais espessas;
• o processo é econômico, exigindo de 10 a 15 vezes menos energia do que a soldagem a arco;
• não há saturação de gás do metal, o que dá resistência à solda;
• soldas de alta qualidade, penetração profunda de metal.

Desvantagens deste tipo de soldagem:

• na raiz da costura às vezes há uma costura malpassada;
• fixação na câmara de trabalho para criar vácuo.