Introduction de la technologie de fusion par faisceau d'électrons (EBM)
La fusion par faisceau d'électrons est une méthode de fusion sous vide dans laquelle l'énergie cinétique d'un faisceau d'électrons à grande vitesse est convertie en chaleur comme source de chaleur pour la fusion des métaux sous vide poussé. L'abréviation est EBM.
Qu'est-ce que la fusion par faisceau d'électrons ?
Cette méthode de fusion présente les caractéristiques suivantes : température de fusion élevée, puissance du four et vitesse de chauffage réglables, bonne qualité du produit, mais elle pose également des problèmes tels que le faible rendement du métal, la consommation d'énergie spécifique élevée et la nécessité d'une fusion sous vide poussé.
La fusion par faisceau d'électrons n'est pas seulement utilisée pour la fusion et l'affinage de l'acier et des métaux rares, mais elle est aussi largement utilisée pour le soudage et la fusion et le moulage de matériaux céramiques.
Technologie de fusion par faisceau d'électrons Principe du processus
Dans des conditions de vide poussé, la cathode est chauffée par le champ électrique à haute tension et émet des électrons qui sont rassemblés en un faisceau. Le faisceau d'électrons se déplace vers l'anode à une vitesse très élevée sous l'action de la tension d'accélération.
Après avoir traversé l'anode, il bombarde avec précision le lingot inférieur et le matériau dans le cristallisoir sous l'action des bobines de focalisation et de déviation, ce qui provoque la fusion du lingot inférieur pour former un bassin de fusion et la fusion continue du matériau qui s'égoutte dans le bassin, réalisant ainsi le processus de fusion.
La tension d'accélération du four à faisceau d'électrons est généralement de l'ordre de 30 000 volts, ce qui provoque une augmentation maximale de la température de l'air. Rayons X La perte de l'énergie du faisceau d'électrons ne dépasse pas 0,5%, et la perte des électrons d'émission secondaire est encore plus faible. L'énergie du faisceau d'électrons est donc presque entièrement convertie de l'énergie électrique en énergie cinétique, puis de l'énergie cinétique en énergie thermique.
Technologie de fusion par faisceau d'électrons Caractéristiques du processus :
Le processus de fusion par faisceau d'électrons se caractérise par un environnement de vide élevé pour la fusion (le vide de fusion est généralement compris entre 10 et 10 Pa), la température du bain de fusion et sa distribution peuvent être contrôlées pendant la fusion et le temps de maintien du bain de fusion peut être ajusté dans une large gamme ; la fusion est effectuée dans un creuset en cuivre refroidi à l'eau (cristallisoir), ce qui empêche efficacement le liquide métallique d'être contaminé par des matériaux réfractaires.
On peut donc dire que la fusion par faisceau d'électrons constitue un moyen indispensable d'affiner certains matériaux métalliques, en particulier les métaux réfractaires.
Le processus de fusion par faisceau d'électrons comporte trois réactions métallurgiques de base :
(1) dégazage. La fusion par faisceau d'électrons élimine l'hydrogène de la plupart des métaux, et l'élimination de l'hydrogène est facile, généralement avant que la charge du four ne soit fondue : en raison du vide élevé, la température de la piscine de fusion et la durée de l'état liquide peuvent être contrôlées, et l'effet de dénitration est également élevé.
(2) Volatilisation des impuretés métalliques. À la température de fusion du faisceau d'électrons, toutes les impuretés métalliques dont la pression de vapeur est supérieure à celle du métal de base sont éliminées par volatilisation à des degrés divers.
(3) Élimination des inclusions non métalliques. Les inclusions d'oxyde et de nitrure dans la température de fusion du faisceau d'électrons et le vide, il est possible de décomposer [O] et [N] pour les éliminer ; [O] peut également être éliminé par la réaction carbone-oxygène ; en outre, les caractéristiques de solidification séquentielle ascendante du lingot sont également propices au flottement des inclusions non métalliques.
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Applications
Impression 3D
La technologie HIP est désormais largement utilisée pour le frittage du carbure cémenté, la densification des métaux et alliages réfractaires tels que le tungstène, l'aluminium et le titane, la réparation des défauts des produits (par exemple, les pièces métalliques imprimées en 3D).
Instruments de précision
Les produits MIM peuvent avoir des formes complexes, des dimensions précises, une résistance élevée et être produits automatiquement en grandes quantités, ce qui permet de réduire considérablement la complexité et le coût de l'usinage traditionnel des métaux.
Moules complexes
Le principe de la fusion sélective par laser (SLM) est similaire à celui de la SLS : un laser est utilisé pour faire fondre et solidifier de la poudre métallique dans une zone donnée, qui est ensuite moulée dans un empilement de couches.
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