Mecanizado por haz de electrones

Mecatrónica
Área en sistemas de manufactura flexible

Materia
Procesos de Manufactura II

Índice





Introducción



Al trabajar con materia prima muy blanda o difícil de penetrar en el maquinado es muy común el desgaste de la piedra o herramienta de corte esto también puede ser alto o muy costoso en la manufactura por el corte de viruta por lo cual el humano busco la forma dehacerlo de una manera más eficaz para la precisión y más rápida para maquinar piezas o herramientas. Por lo que creo la manufactura por haz de electrones (EBM) este es un proceso de maquinación mediante el cual se utilizan los electrones para fundir la materia prima y crear una herramienta o figura, para la utilización de un trabajo, por medio de esta investigación trataremos de explicar elfuncionamiento de este proceso de manufactura, así como también ¿cómo es que se desarrolla este proceso?, también qué tipo de maquinaria se utiliza para dicho proceso, las ventajas y desventajas de este proceso y algunas otras cosas de interés que pudieran ser de utilidad para el conocimiento de dicho proceso.



MAQUINADO CON HAZ DE ELECTRONES

Proceso
El mecanizado de haz de electrones utilizaelectrones acelerados a una velocidad equivalente a tres cuartas partes de la velocidad de la luz. El proceso se realiza en una cámara de vacío para reducir la expansión del haz de electrones a causa de los gases de la atmósfera. La corriente de electrones choca contra un área de la pieza delimitada con precisión. La energía cinética de los electrones se convierte en calor al chocar éstos contrala pieza, lo que hace que el material que se quiere eliminar se funda y se evapore, creando orificios o cortes. Los equipos de haz de electrones se suelen utilizar en electrónica para grabar circuitos de microprocesadores.

Se usan voltajes del orden de los 100kV para llevar a los electrones a velocidades de casi el 80% de la velocidad de la luz. En términos de aplicaciones es muy parecido almaquinado por rayo láser con la diferencia que necesita de un vacío. Este proceso realiza cortes muy exactos para una amplia gama de metales. Tiene la gran desventaja de necesitar de un vacío para trabajar. También es importante resaltar que la interacción del haz de electrones con la superficie produce rayos X los cuales son perjudiciales. Por tanto, estas máquinas deben ser manipuladas por personalaltamente capacitado.

La tecnología Electron Beam Melting pertenece a la empresa sueca Arcam AB, situada en Gotemburgo, y representa un concepto distinto al concepto de fusión por láser. En este caso, para fundir el material, se utiliza un haz de electrones que se emite desde un filamento de tungsteno situado en la parte superior (pistola). Dicho filamento se encuentra a 60 kV de tensión y esposible regular la intensidad de corriente con la que sale el haz entre 0 y 50 mA. Por tanto, esta tecnología dispone de 3.000 W de potencia de haz para fundir el material. Para el correcto funcionamiento de la máquina, la cámara de fabricación está al vacío, lo cual es una ventaja añadida ya que, por ausencia de oxígeno, se obtienen piezas con mayor pureza (característica muy importante para elsector biomédico). Entre la pistola y la cámara de fabricación hay una serie de bobinas que, con sus campos magnéticos, permiten enfocar, dirigir y regular la intensidad del haz.

Tras ser fabricadas, las piezas resultantes quedan cubiertas de polvo apelmazado debido a la alta temperatura de la cámara de fabricación (750 °C para Ti64, 850 °C para CrCo). Sin embargo, las tensiones térmicasresiduales en la pieza son muy inferiores al láser. Además, no resulta complicado limpiar la pieza de polvo apelmazado; ni siquiera en las estructuras porosas, típicas en la fabricación por tecnologías aditivas


La eliminación de material mediante haz de electrones es otra de las tecnologías en auge. En lugar de hacer saltar arcos eléctricos, este método emplea un haz focalizado de alta velocidad...