فرایند جوشکاری با پرتو الکترونی به چه صورت میباشد؟
35406#2
جوشکاری با پرتو الکترونی معمولاً در یک محفظه خلأ با استفاده از یک سیستم تولید و تمرکز پرتو الکترونی انجام می‌شود. جوشکاری در یک محفظه بسته محدودیت‌های زیادی را به دنبال دارد ولی نقطه قوت بسیار مهم آن، انجام فرایند در یک محیط تمیز و عاری از هر گونه آلودگی است که موجب می‌شود یک جوش با کیفیت بسیار عالی ایجاد شود. شکل زیر یک نمای کلی از دستگاه جوشکاری با پرتو الکترونی را نشان می‌دهد.
جوشکاری با پرتو الکترون
35406#5
تفنگ الکترونی قلب این فرایند جوشکاری است در تفنگ الکترونی الکترونهای نشر داده شده از کاند که به شکل پرتو درآورده شده‌اند، به سمت قطعه کار شتاب داده می‌شوند. در اینجا از قانون ساده الکتریسیته دفع بارهای همنام از یکدیگر و جذب بارهای غیر همنام توسط یکدیگر استفاده می‌شود. یک الکترود با شکل کاملاً مشخص فنجانی با بارهای منفی پرتو را شکل می‌دهد. شتاب دهی به الکترونها توسط میدان الکتریکی ناشی از ولتاژ اعمال شده و به کمک پست الکترود با بار مثبت انجام می‌شود، پرتو حاصل شده با تمرکز بالا با سرعت ۳۰ تا ۷۰ درصد سرعت نور از سوراخ کوچک میان آند عبور کرده و به قطعه کار می‌رسد، دفع متقابل الکترونها باعث واگرایی پرتو در طی مسیر خود می‌شود؛ بنابراین باید این مسئله تحت کنترل باشد تا پرتو در محل از پیش تنظیم شده با قطعه کار برخورد کند و قطر پرتو به هنگام برخورد با قطعه مناسب باشد. در تجهیزات قدیمی تر از خود قطعه کار به عنوان آند شتاب‌دهنده استفاده می‌شد که چندین عیب داشت جوشکاری در عمق‌های از پیش طراحی شده امکان‌پذیر نبود چرا که لبه‌های آماده‌سازی شده قطعه کار، پرتو را به خود جذب می‌کرد و کنترل روی فرایند کاهش می‌یافت. همچنین استفاده از قید و بند در کنار قطعه کار به راحتی امکان‌پذیر نیست چرا که قید و بندها نیز مانند قطعه کار در معرض اتصال قرار می‌گرفتند، بنابراین تصمیم گرفته شد که آند شتاب‌دهنده در تفنگ الکترونی قرار گیرد و سیستم تولید پرتو کاملاً از قطعه کار مستقل باشد. یک ماشین جوشکاری پرتو الکترونی سه جزء اصلی دارد:
جوشکاری با پرتو الکترون
5899938#13
در این فرایند همجوشی، از یک پرتو الکترونی با سرعت بالا برای اتصال دو فلز به یکدیگر استفاده می کند. هنگامی که پرتو با قطعات فلزی تماس پیدا می کند، گرمای شدید تولید می کند. این دو صفحه ذوب می‌شوند و به هم می‌پیوندند تا یک مفصل جامد تشکیل دهند. صنایع هوافضا و تولید هواپیما به دلیل دوام اتصالات تولید شده از جوشکاری پرتو الکترونی استفاده می کنند. از روش جوشکاری پرتو الکترونی می توان برای صفحاتی از 6 میلی متر تا 76 میلی متر و بیشتر استفاده کرد این فرآیند جوش‌هایی با کیفیت بالا با سطوح آلودگی کم تولید می‌کند زیرا فرآیند در فضای خلاء بالا انجام می‌شود.
جوشکاری تیتانیوم
35406#0
جوشکاری با پرتو الکترون (به انگلیسی: Electron-beam welding) نوعی فرایند جوشکاری ذوبی است که در آن پرتویی از الکترون‌های پرسرعت به محل تلاقی دو قطعه تابانده می‌شود تا اتصال ایجاد گیرد. با تبدیل انرژی جنبشی الکترون‌ها به گرما، قطعات ذوب شده و به یکدیگر اتصال داده می‌شوند. معمولاً برای جلوگیری از اتلاف و پراکندگی الکترون‌ها، این عملیات در محفظه خلاء انجام می‌شود.
جوشکاری با پرتو الکترون
35406#1
جوشکاری با پرتو الکترون توسط فیزیکدان آلمانی، Karl-Heinz Steigerwald در ۱۹۴۹ توسعه داده شد و کاربرد صنعتی آن، برای اولین بار در حدود سال ۱۹۶۸ میلادی توسط آقای استیگر والد با کار بر روی پرتو الکترونی به عنوان یک منبع حرارتی در ماشین کاری آغاز شد. در سال ۱۹۵۷دکتر استور از مؤسسه انرژی اتمی فرانسه نتایج جوشکاری با پرتو الکترونی را که از سال ۱۹۹۶ آغاز کرده بود، منتشر ساخت. تجهیزات استفاده شده توسط وی کاملا با وسایلی که بعدأ استفاده شد، متفاوت بوددر همان سال برتون و فرانک هوسر مطالعات و آزمایش‌های خود را در مورد جوشکاری زیرکونیوم به منظور استفاده در مصارف هسته ای آغاز کردند. در کنار این تلاشها، بهینه‌سازی و اقتصادی کردن فرایند در آمریکا مورد توجه قرار گرفت. در حال حاضر این فرایند در بسیاری از صنایع به ویژه صنایع هسته ای و هوافضا مورد استفاده قرار می‌گیرد. فرایند جوشکاری با پرتو الکترونی نوعی اتصال ذوبی به‌شمار می‌رود که انرژی حرارتی آن از انرژی جنبشی ناشی از برخوردهای پرتو الکترونی بر محل اتصال قطعات مورد نظر تأمین می‌شود. در طی این فرایند قطعات توسط جریانی متراکم از الکترون‌های سرعت بالا بمباران می‌شوند و باعث ذوب لبه‌های قطعات می‌شوند.
جوشکاری با پرتو الکترون
35406#11
در این روش، قطعه کار می‌بایست طوری در خلأ قرار داده شود که کمترین انحراف و پراکندگی پرتو را از مسیر اولیه خود به همراه داشته باشد و همچنین در اثر برخورد پرتو الکترونی با سطح فلز، پرتو X تولید می‌شود و لذا نیاز به حفاظت در برابر این پرتو وجود دارد. با توجه به دقت و ظرافت بالای آنها، قیمت بالای تجهیزات و کاربرد محدودتر نسبت به روش‌های قوسی نیز از محدودیت‌های این نوع از جوشکاری به‌شمار می‌رود. همجنین در کاربردهای تخصصی تر در اثر تغییر ناگهانی توان پرتو در انتهای جوش، احتمال شکل‌گیری تخلخل بسیار بالا می‌رود که خطر تغییر کاربرد در قطعه و برهم خوردن ساختارهای یک پارچه و تک کریستالی را بالا می‌برد.
جوشکاری با پرتو الکترون
35406#4
پرتو الکترونی می‌تواند دارای چنان شدت حرارتی باشد که به‌طور همزمان در کنار توپ گردن فلز، عمل تبخیر و ایجاد سوراخ کلید در فلز مذاب را در ولتاژهای بالا انجام دهد، دیواره این سوراخ به صورت زاویه دارقرار گرفته و با پیشرفت سوراخ در محل اتصال، فلز بیشتری از دیواره ذوب می‌شود با حرکت پرتو، عمل ذوب شدن حول دهانه سوراخ ادامه می‌یابد و همزمان با آن انجماد در قسمت پشت سوراخ انجام می‌گیرد.
جوشکاری با پرتو الکترون
5648344#3
جوشکاری با پرتو لیزر یک فرایند چندکاره است به این منظور که می‌تواند جوشکاری فولادهای کربنی، فولادهای کم آلیاژ پر استحکام، فولادهای ضدزنگ، آلومینیوم و تیتانیوم را انجام دهد. به دلیل سرعت سرد شدن بالا، یکی از نگرانی‌ها و چالش‌ها، ایجاد ترک در فولادهایی با درصد کربن بالا است. کیفیت سطح و استحکام این روش جوشکاری همانند جوشکاری با پرتو الکترون بالا است. سرعت جوشکاری متناسب با میزان انرژی تأمین شده‌است اما به نوع و ضخامت قطعه کار نیز بستگی دارد.
جوش با پرتو لیزر
5648344#5
یکی از انشعابات جوشکاری با پرتو لیزر، جوشکاری ترکیبی لیزر است. این فرایند ترکیبی از جوشکاری با پرتو لیزر و جوشکاری قوسی با گاز محافظ است. این فرایند ترکیبی، انعطاف‌پذیری بیشتری را ایجاد می‌کند چرا که جوشکاری قوسی با گاز محافظ فلز مذاب مورد استفاده در اتصال را فراهم می‌کند و جوشکاری با پرتو لیزر موجب افزایش سرعت می‌شود. همچنین کیفیت جوش نیز بالاتر است، زیرا پتانسیل زیرکاری کاهش می‌یابد.
جوش با پرتو لیزر
5648344#0
جوشکاری با پرتو لیزر: (به انگلیسی Laser beam welding)یک از روش‌های جوشکاری است که وسیلهٔ پرتو لیزر قطعات فلزی یا ترموپلاستیک را به هم اتصال می‌دهد. پرتو لیزر با ایجاد به منبع گرمای متمرکز شرایط ایجاد جوش‌های باریک، جوش‌های عمیق و جوش‌کاری با سرعت بالا را فراهم می‌کند. این فرایند غالباً در صنایعی که حجم تولید بالا و قابلیت اتوماسیون زیادی دارند (مانند صنعت خودروسازی) استفاده می‌شود.
جوش با پرتو لیزر