تبلیغات
مهندسی جوشکاری - جوشكاری با پرتو الكترونی
 
یکشنبه 28 آبان 1391 :: نویسنده : مهدی ملکی

اصول فرآیند جوشكاری با پرتو الكترونی
فرآیند جوشكاری با پرتو الكترونی یك فرآیند اتصال ذوبی است كه در طی آن قطعه كار توسط جریانی متراكم از الكترون های دارای سرعت بالا بمباران شده و كل انرژی جنبشی الكترون ها،در اثر برخورد با قطعه كار به حرارت تبدیل میشود.

 

برای مشاهده ی کامل مقاله بر روی ادامه ی مطلب کلیک نمایید.

فر آیندهای جوشكاری با پرتو الكترونی

اصول فرآیند جوشكاری با پرتو الكترونی
فرآیند جوشكاری با پرتو الكترونی یك فرآیند اتصال ذوبی است كه در طی آن قطعه كار توسط جریانی متراكم از الكترون های دارای سرعت بالا بمباران شده و كل انرژی جنبشی الكترون ها،در اثر برخورد با قطعه كار به حرارت تبدیل میشود. این حرارت موجب ذوب لبه های قطعات واتصال دو قطعه پس از انجماد می شود.
این جوشكاری معمولا در یك محفظه خلا با استفاده از یك سیستم تولید و تمركز پرتو الكترونی انجام میشود.

متغیرهای فرآیند

انرژی ورودی به قطعه كار
ولتاژ شتاب دهنده
چگالی توان
جریان پرتو
فاصله بین كاتد و آند
سرعت جوشكاری
فلز پر كننده

انرژی ورودی به قطعه كار

Energy input(H.I.P)[j/in] E.I/s P/s
ولتاژ شتاب دادن پرتو
جریان پرتو
قدرت پرتو
سرعت جوشكاری

ولتاژ شتاب دهنده

با افزایش ولتاژ شتاب دهنده نفوذ جوش افزایش می یابد.

چگالی توان

با افزایش ولتاژ وكاهش قطر پرتو ،چگالی توان افزایش می یابد.
مقدار حرارت تولید شده در نقطه جوشكاری تابع چگالی توان است.
افزایش بیش از حد چگالی توان سبب بخار شدن فلزات می شود.

جریان پرتو

با افزایش جریان پرتو نفوذ جوش افزایش می یابد.
شدت جریان با توجه به ولتاژ ورودی كه با شدت پرتو ارتباط دارد تغییر می كند.

فاصله بین آند وكاتد

توان وشدت جریان پرتو در سطح قطعه كار می تواند با تغییر فاصله كاتد وآند تغییر یابد

سرعت جوشكاری

چنانچه سرعت جوشكاری افزایش یابد،پهنای گرده و همچنین نفوذ جوش كاهش می یابد.

فلز پر كننده
محیط جوشكاری


جوشكاری در خلا بالا
جوشكاری در خلا متوسط
جوشكاری بدون استفاده از خلا

تجهیزات فرآیند

ولتا‍ژ بالا
ولتاژ پایین
تجهیزات افزودن سیم جوش



اجزا ماشین جوشكاری پرتو الكترونی

یك تفنگ الكترونی كه پرتو كنترل شده الكترونی تولید میكند

یك محفظه خلا با تجهیزات و پمپ های مربوطه
یك دستگاه كه پرتو را در امتداد خط اتصالحركت می دهد یا قطعه كار رازیر تفنگ الكترونی جابه جا مینماید

تجهیزات ولتاژ بالا
ستون دید الكترون

ستون دید الكترون شامل تفنگ الكترونی ،چشمی الكترون و سیستم دید میباشد. تفنگ الكترونی خود شتاب دهنده است.
الكترونها از فیلمان تنگستن حرارتی یا كاتد تابش می یابند وبه صورت الكتروستاتیك توسط یك شبكه انحراف دهنده،به پرتو تبدیل میشود و توسط آند شتاب می یابند.
آند و دیگر اجزای زیر آن شامل قطعه كاردر پتانسیل زمین هستند.ولتاژ كاتد تا 150000ولت قابل تغییر است.بنابراین یك ولتاژ شتاب دهنده مثبت برای الكترون ها تولید می كند.جریان پرتو وابسته به ولتاژشتاب دهنده با كنترل خروجی ولتاژمورد نیاز برای شبكه شتاب دهنده كنترل می شود.

منبع قدرت

منبع قدرت با ولتاژ بالا در یك كابین جدا قرار دارد،اما كنترل ها در ایستگاه اپراتور قرار دارند.
ولتاژ خطی در حالت عادی 440 ولت،سه فاز و 60 سیكل است،اما ولتاژ متناوب 220 ولت نیز می تواند استفاده گردد.

محفظه كار

جداره محفظه كار معمولا به منظور تمیز بودن و حداقل بودن عبور گاز از جداره آن از فولادهای زنگ نزن ساخته می شود ودر قسمت های از آن از سرب استفاده می شود تا از عبور پرتو ایكس جلوگیری شود.
یك پنجره با شیشه سربی در جلوی محفظه در منطقه دید اپراتورویك لامپ فلورسنت درونی برای روشن كردن قرار داده میشود.
ستون تفنگ الكترونی معمولا در مركز محفظه قرار می گیرد ولی می تواند در یك انتها قرار گیرد.در ماشین می توان یك میز كار قرار داد كه به صورت دستی یا اتوماتیك در جهت های x&y حركت نماید.

تجهیزات ولتاژ پایین

واژه ولتاژ پایین یك واژه نسبی است و معمولا برای تجهیزاتی كه در ولتاژ كمتر از60000ولت كار می كنند،به كار میرود.
تفنگ الكترونی در داخل محفظه قرار داده میشود و می تواند در طول محورها حركت كند ودیواره فولادی محفظه برای ممانعت از تابش پرتوكافی است.

تجهیزات افزودن سیم جوش

تجهیزات اضافه كردن سیم جوش یا شبیه فرایند سیستم تغذیه سیم جوش در فرایند جوشكاری قوس تنگستن ساخته می‌شود یا اینكه به طور خاص جهت محفظه خلا طراحی می‌گردد. قطر سیم جوش عموما كوچك و 0.02 اینچ یا كمتر است. سیستم تغذیه سیم باید قابلیت تغذیه یكنواخت سیمهای با قطر كوچك را داشته باشد تا سیم را به طرف لبه‌ها وحوضچه مذاب كوچك هدایت نماید.

نكات تكنیكی فرآیند جوشكاری با پرتو الكترونی

الكترون دارای بار منفی است و بر اثر برخورد به قطعه ، بار منفی به نمونه انتقال می‌یابد. این بار منفی در قسمتهای مختلف دستگاه و نمونه می‌تواند باعث اثر دافعه بر پرتو شود.برای جلوگیری از این مشكل، نمونه و دستگاهها به اتصال زمین وصل می‌شوند.مسئله دیگر اثرات مغناطیسی است كه باید كنترل شوند و قطعه از مغناطیس خالی شود تا موجب انحراف پرتو نگردد.

روش های آماده سازی در فرآیند جوشكاری با پرتو الكترونی

آماده‌سازی و سرهم كردن قطعه كار و قید و بندهای جوشكاری كه شامل تمیزكازی و احتمالا مغناطیس‌زدایی ،پیشگرم كردن و خال جوش زدن می‌باشد.
قرار دادن قطعه به همراه قید و بند درون محفظه خلا
شروع تخلیه محفظه و سپس متمركز شدن روی قطعه و تنظیم متغیرهای فرایند
هم‌خط كردن راستای اتصال با راستای حركت پرتو و انجام فرایند
دادن فرصت كافی جهت سرد شدن قطعه و سپس وارد كردن هوا به محفظه و خارج كردن مجموع

مزایای جوشكاری با پرتو الكترونی

ایجاد جوشهای عمیق‌تر و باریك‌تر نسبت به روشهای قوسی
حرارت ورودی كمتر به جوش در مقایسه با روشهای ذوبی دیگر(برای ایجاد حجم جوش ثابت)
نسبت عمق به عرذض بالای جوش و عدم نیاز به جوشهای چند پاسه
ناحیه متاثر از حرارت جوش باریك به علت تمركز حرارتی بالای فرایند
تمیزی فلز جوش به دست آمده به علت استفاده از خلا در فرایند
امكان دست یابی به سرعت جوشكاری بالا ودر نتیجه سرعت تولید بالاتر
بازدهی انرژی بالا(تا حدود 95درصد)
پیچیدگی كم قطعه جوشكاری شده به علت تمركز حرارتی بالای فرآیند

مزایای جوشكاری با پرتو الكترونی

9.عدم نیاز به عملیات حرارتی جدی قبل و بعد از فرآیند
10.امكان اتصال قطعات وآلیاژهای حساس به حرارت
11.امكان جوشكاری فلزات دیر گداز
12.امكان آب بندی با كیفیت بسیار بالا در اتصالات
13.سهولت كنترل فرآیند به صورت رایانه ای
14.امكان انجام فرآیند در طرح اتصال های گوناگون
15.عدم نیاز به سیم جوش(در اغلب موارد)و عدم نیاز به برطرف كردن سرباره واضافه های جوش
16.امكان جوشكاری قطعات بسیار ظریف مورد استفاده در صنایع الكترونیك و تجهیزات پزشكی وآزمایشگاهی

محدودیت های جوشكاری با پرتو الكترونی

قرار دادن قطعه در خلا
در اثر برخورد پرتو الكترونی با سطح فلز پرتو ایكس تولید می شود و لذا نیاز به حفاظت در برابر این پرتو وجود دارد.
به علت آنكه پرتو الكترونی شامل اجزای با بار منفی میباشد،وجود میدان های الكتریكی و مغناطیسی سر گردان باعث انحراف پرتو از مسیر اصلی طراحی شده می شود.
عدم پایداری طولانی مدت پرتو
تعمیر عیوب ایجاد شده در عمق قطعه در اتصال قطعات ضخیم مشكل است.
قیمت بالای تجهیزات وكاربرد محدودتر نسبت به روش های قوسی

محدودیت های جوشكاری با پرتو الكترونی

7.نیاز به تمیز كاری قطعات به شكلی بسیار خوب برای آنكه از شكل گیری عیوبی مثل تخلخل در جوش جلوگیری شود.
8.تركیدگی فلز جوش
9.وجود درز جوش و گرده جوش بسیار نازك در این فرآیند موجب حساسیت زیاد در برابر عیب ذوب ناقص می شود كه ناشی از خطا در دنبال كردن صحیح درز اتصال توسط پرتو است.
10.چقرمگی كم در اغلب فولادها
11.نبود آزمون های غیر مخرب تدوین شده
12.حفره انتهای محل جوش
13.حساسیت شدید فرآیند به تغییرات جزیی متغییر های فرآیند

كاربرد های فرآیند جوشكاری با پرتو الكترونی

مهمترین فلزات وآلیاژهایی كه با این روش جوشكاری می شوند عبارتند از:
برلیم
تیتانیم
زیر كونیم
مولیبدن
مهمترین صنایعی كه از این فرآیند استفاده میكنند عبارتند از:
صنایع هوا فضا
صنایع هسته ای
صنایع الكترونیك و پزشكی
صنایع خودرو سازی





نوع مطلب :
برچسب ها : پرتو الکترونیی، جوشکاری با پرتو الکترونی، فرآیندهای جوشکاری با پرتو الکترونی، پرتو الکترونی در جوشکاری، فرایند جوشکاری،




مهندسی جوشکاری
مهندسی مواد و جوشکاری
درباره وبلاگ

به وبلاگ*مهندسی جوشکاری*خوش آمدید.

با نظرات و مطالب خودتون به ما کمک کنید تا بتوانیم پلی برای تبادل اطلاعات، برای هم باشیم.

mahdi.maleki68@ymail.com


مدیر وبلاگ : مهدی ملکی
نظرسنجی
مطالب سایت را چگونه ارزیابی میکنید؟










آمار وبلاگ
کل بازدید :
بازدید امروز :
بازدید دیروز :
بازدید این ماه :
بازدید ماه قبل :
تعداد نویسندگان :
تعداد کل پست ها :
آخرین بازدید :
آخرین بروز رسانی :