45 Электронно-лучевая обработка. Особенности процесса, область применения, технологические возможности.

Основана на использовании кинетической энергии электронов, разогнанных до высоких скоростей в вакууме, которые при столкновении с заготовкой преобразуют свою кинетическую энергию в тепловую. При этом можно сконцентрировать поток электронов, т.е. размеры луча сделать соизмеримыми с длиной волны электрона.

Плотность энергии электронного луча в зоне контакта с деталью в 1000 раз больше, чем при электродуговой сварке, что обеспечивает высокую температуру в зоне контакта луча (до 6000°C), которая зависит от степени фокусирования луча. Высокие температуры приводят к испарению материала детали (обработка испарением).

Электронным лучом можно выполнять множество операций: вырезка шаблонов с высокой точностью, сложных профилей на тонколистовых заготовках, прошивка отверстий малых размеров (позволяет изготавливать сетки для механического разделения газов). Отверстия при прошивке электронным лучом имеют на входе и на выходе разные размеры.

Недостатком является необходимость вакуумирования рабочего пространства, а также изготовление рабочей камеры из специальных высокопрочных материалов (нержавеющая сталь).

Обработки лучом лазера

Этого недостатка лишена схема обработки лучом лазера, который может работать в любой незапыленной атмосфере. Источник светового потока – квантооптический генератор (лазер), активным телом которого может быть углекислый газ, жидкость или твердое кристаллическое тело.

Наибольшее распространение получили твердотельные лазеры (рубиновые, на неодимовом стекле) в виду их компактности и высокого КПД, однако мощность в импульсе не более 1 кВт.

Схема рубинового лазера

Атомы хрома в кристалле возбуждаются мощным энергетическим полем (магнитным или световым). По окончании возбуждения электроны возвращаются на прежнюю орбиту, при этом каждый из них выделяет квант энергии видимого излучения, т.е. световой поток, который фокусируется линзой.

Сфокусированный луч может создать в зоне контакта с деталью температуру до 6000°C, что позволяет обрабатывать детали за счет испарения материала. Степень нагрева материала зависит от фокусировки луча, поэтому лучом лазера можно выполнять множество операций гравировки, вырезки, разрезки, сварку деталей, термообработку. Закаленная поверхность детали благодаря малому времени нагрева и малой величине очага нагрева практически не имеет на поверхности внутренних термических напряжений. Однако время термообработки получается значительным.

Точность отверстий по IT9, шероховатость – 6-7 класс. Применяется для гравировки.