Introdução à tecnologia Electron Beam Melting (EBM)
A fusão por feixe de elétrons refere-se a um método de fusão a vácuo no qual a energia cinética de um fluxo de feixe de elétrons de alta velocidade é convertida em calor como fonte de calor para derreter metais sob alto vácuo. A abreviatura é EBM.
O que é fusão por feixe de elétrons?
Este método de fusão tem as características de alta temperatura de fusão, potência ajustável do forno e velocidade de aquecimento e boa qualidade do produto, mas também existem problemas como baixo rendimento de metal, alto consumo de energia específico e necessidade de fusão sob alto vácuo.
A fusão por feixe de elétrons não é usada apenas para a fusão e refino de aço e metais raros, mas também é amplamente usada para soldagem e fusão e fundição de material cerâmico.
Princípio do processo da tecnologia de fusão por feixe de elétrons
Sob condições de alto vácuo, o cátodo é aquecido pelo campo elétrico de alta tensão e emite elétrons, que são coletados em um feixe. O feixe de elétrons se move em direção ao ânodo a uma velocidade muito alta sob a ação da tensão de aceleração.
Depois de passar pelo ânodo, bombardeia com precisão o lingote inferior e o material no cristalizador sob a ação das bobinas de focagem e deflexão, fazendo com que o lingote inferior seja derretido para formar uma poça de fusão e o material seja continuamente derretido e pingado no piscina, realizando assim o processo de fusão.
A tensão de aceleração do forno de feixe de elétrons é geralmente usada em torno de 30.000 volts, causando um Raio X perda não superior a 0,5%, e a perda de elétrons de emissão secundária será ainda menor. Portanto, a energia do feixe de elétrons é quase inteiramente convertida de energia elétrica em energia cinética e depois de energia cinética em energia térmica.
Tecnologia de fusão por feixe de elétrons Características do processo:
O processo de fusão por feixe de elétrons é caracterizado por um ambiente de alto vácuo para fusão (o vácuo de fusão é geralmente entre 10 e 10 Pa), a temperatura da poça de fusão e sua distribuição podem ser controladas durante a fusão e o tempo de manutenção da poça de fusão pode ser ajustado dentro de uma ampla faixa; a fusão é realizada em um cadinho de cobre resfriado a água (cristalizador), o que evita efetivamente que o líquido metálico seja contaminado por materiais refratários.
Portanto, pode-se dizer que a fusão por feixe de elétrons fornece um meio indispensável de refinar alguns materiais metálicos, especialmente metais refratários.
Existem três reações metalúrgicas básicas no processo de fusão por feixe de elétrons:
(1) desgaseificação. A fusão por feixe de elétrons remove o hidrogênio da maioria dos metais, e a remoção do hidrogênio é fácil, geralmente antes que a carga do forno seja derretida: devido ao alto vácuo, a temperatura da poça de fusão e o tempo no estado líquido podem ser controlados e o efeito de desnitrificação também é alto.
(2) Volatilização de impurezas metálicas. Na temperatura de fusão do feixe de elétrons, todas as impurezas metálicas com uma pressão de vapor mais alta do que o metal base são removidas por volatilização em graus variados.
(3) Remoção de inclusões não metálicas. Inclusões de óxidos e nitretos na temperatura de fusão do feixe de elétrons e vácuo, é possível decompor [O] e [N] a serem removidos; [O] também pode ser removido pela reação carbono-oxigênio; além disso, as características de solidificação sequencial de baixo para cima do lingote também são propícias à flutuação de inclusões não metálicas.
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