Introducción a la tecnología de fusión por haz de electrones (EBM)

La fusión por haz de electrones se refiere a un método de fusión al vacío en el que la energía cinética de una corriente de haz de electrones de alta velocidad se convierte en calor como fuente de calor para fundir metales a alto vacío. La abreviatura es EBM.

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    FUSIÓN POR HAZ DE ELECTRONES

    ¿Qué es la fusión por haz de electrones?

    Este método de fusión tiene las características de alta temperatura de fusión, potencia del horno y velocidad de calentamiento ajustables y buena calidad del producto, pero también existen problemas como el bajo rendimiento del metal, el alto consumo de energía específica y la necesidad de fundir a alto vacío.

    La fusión por haz de electrones no solo se utiliza para fundir y refinar acero y metales raros, sino que también se utiliza ampliamente para soldar y fundir y fundir materiales cerámicos.

    Tecnología de fusión por haz de electrones Principio del proceso

    En condiciones de alto vacío, el cátodo se calienta por el campo eléctrico de alto voltaje y emite electrones, que se recogen en un haz. El haz de electrones se mueve hacia el ánodo a una velocidad muy alta bajo la acción del voltaje de aceleración.

    Después de pasar a través del ánodo, bombardea con precisión el lingote inferior y el material en el cristalizador bajo la acción de las bobinas de enfoque y desviación, lo que hace que el lingote inferior se derrita para formar una piscina fundida y el material se derrita continuamente y gotee en el piscina, realizando así el proceso de fusión.

    El voltaje de aceleración del horno de haz de electrones generalmente se usa en alrededor de 30,000 voltios, lo que provoca un máximo radiografía pérdida de no más de 0.5%, y la pérdida de electrones de emisión secundaria será aún menor. Por lo tanto, la energía del haz de electrones se convierte casi por completo de energía eléctrica en energía cinética y luego de energía cinética en energía térmica.

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    Tecnología de fusión por haz de electrones Características del proceso:

    El proceso de fusión por haz de electrones se caracteriza por un entorno de alto vacío para la fusión (el vacío de fusión es generalmente entre 10 y 10 Pa), la temperatura del baño de fusión y su distribución se pueden controlar durante la fusión y el tiempo de mantenimiento del baño de fusión puede ajustarse dentro de una amplia gama; la fusión se lleva a cabo en un crisol de cobre refrigerado por agua (cristalizador), lo que evita eficazmente que el líquido metálico se contamine con materiales refractarios.

    Por tanto, se puede decir que la fusión por haz de electrones proporciona un medio indispensable para refinar algunos materiales metálicos, especialmente los metales refractarios.

    Hay tres reacciones metalúrgicas básicas en el proceso de fusión por haz de electrones: 

    (1) desgasificación. La fusión por haz de electrones elimina el hidrógeno de la mayoría de los metales, y la eliminación del hidrógeno es fácil, generalmente antes de que la carga del horno se derrita: debido al alto vacío, se puede controlar la temperatura del baño de fusión y el tiempo en estado líquido, y el efecto de desnitrificación también es alto.

    (2) Volatilización de impurezas metálicas. A la temperatura de fusión del haz de electrones, las impurezas de todos los metales con una presión de vapor más alta que el metal base se eliminan por volatilización en diversos grados. 

    (3) Eliminación de inclusiones no metálicas. Inclusiones de óxido y nitruro en la temperatura de fusión del haz de electrones y vacío, es posible descomponer [O] y [N] para ser eliminado; [O] también se puede eliminar a través de la reacción de carbono-oxígeno; además, las características de solidificación secuencial de abajo hacia arriba del lingote también conducen a la flotación de inclusiones no metálicas.

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    Aplicaciones

    Madurez de la impresión 3D de metales

    Impresión 3d

    La tecnología HIP ahora se usa ampliamente en la sinterización de carburo cementado, densificación de metales refractarios y aleaciones como tungsteno, aluminio y titanio, reparación de defectos de productos (por ejemplo, piezas metálicas impresas en 3D)

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    SLM, también conocido como fusión selectiva por láser, es similar en principio a SLS en que se utiliza un láser para fundir y solidificar el polvo metálico en un área específica, que luego se moldea en una pila capa por capa.

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