Электронно-лучевая обработка

Она основана на использовании теплоты, выделяющейся при резком торможении потока электронов поверхностью обрабатываемого изделия (рис. 2.4). При этом кинетическая энергия электронов преобразуется в тепловую и только незначительная часть (0,1...3%) — в рентгеновское излучение. Чем выше кинетическая энергия потока электронов и чем меньше площадь, на которой она сосредоточена, тем быстрее проходит нагрев. В качестве источников свободных электронов (термокатода) используют металлическую проволоку (вольфрам, тантал), нагретую до высокой температуры в глубоком вакууме.

Рис. 2.4 – Схема для обработки и сварки с помощью электронного луча

В этих условиях электроны не испытывают столкновений с молекулами воздуха и друг с другом. При этом вся энергия, получаемая отдельными электронами, затрачивается на придание электрону определенной скорости. Количество электронов, испускаемых термокатодом, зависит от температуры нагрева и его материала. Электроны сжимаются и формируются в узкий луч с высокой концентрацией энергии с помощью магнитных линз, представляющих собой катушки специальной формы.

Источником электронов является катод 1, помещенный в формирующий электрод 2. При нагреве катода с его поверхности излучаются электроны, которые под воздействием электрического поля, создаваемого высокой разностью потенциалов между анодом 3и катодом, приобретают высокую скорость и направляются в фокусирующую катушку 4.С помощью отклоняющей катушки 5,луч можно перемещать по поверхности детали 6,установленной на столе 7. Оптическая система наблюдения состоит из зеркала 8и микроскопа 9.Если система, отклоняющая луч, не работает, а изделие стоит неподвижно, то луч выполняет роль сверла.

Обработка осуществляется лучом малого диаметра (1...10 мкм) при плотности энергии от 10⁷ до 10⁹ Вт/см². Длительность импульса составляет от 10^-2 до 10^-5 с. Электронный луч оказывает очень небольшое давление (примерно 1 Па) на поверхность, а температура в месте воздействия луча достигает
8000 °С. При этом, металл мгновенно испаряется. Электроннолучевая обработка применима для всех материалов (металлов, ферритов, стекла, алмазов, графитов). Благодаря малому времени воздействия теплоты термическое влияние на периферийные области незначительно. Недостатком метода является сложность установки из-за необходимости иметь вакуумную камеру.