USINAGEM POR FEIXE DE ELÉTRONS

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USINAGEM POR FEIXE DE ELÉTRONS
A HISTÓRIA
Esse processo foi inicialmente utilizado por volta dos anos 50 pelo físico alemão Karl-Heinz Steigerwald, quando as primeiras construções nucleares passaram a exigir a soldagem isenta de oxidação de materiais reativos como o titânio e o zircônio.
COMO FUNCIONA
Esse método baseia-se no princípio de que o bombardeamento de elétrons gera energia, ou seja, quando os elétrons são acelerados e concentrados em um feixe, é produzida uma intensa energia cinética.
O mecanismo pelo qual os feixes concentrados penetram na peça não é completamente conhecido. Entretanto, sabe-se que a energia altamente concentrado feixe de elétrons vaporiza instantaneamente o material no ponto de impacto. O material derretido ao redor do ponto de impacto é rapidamente ejetado pela pressão do vapor sendo, dessa forma, removido do material. A convergência do feixe pode ser ajustada por meio de lentes magnéticas.
[bomba de vácuo]
[bobinas]
[lentes magnéticas]
[feixe de elétrons]
[peça]
[visor]
[Fonte de alta tensão]
[câmara de vácuo]
[diafragma]
[ânodo]
[válvula]
[cátodo]
Fonte de alta tensão: Alimenta o sistema, acelerando os elétrons numa velocidade de 0,2 até 0,7 da velocidade da luz.
Ânodo e cátodo: Os elétrons acelerados atravessam o cátodo e ânodo.
Lentes magnéticas: através destas lentes é feita a focalização dos elétrons.
Bobinas: Por essas bobinas passa uma corrente elétrica que gera um campo magnético e, este campo magnético interfere no feixe permitindo o ajuste do foco.
EQUIPAMENTO
O sistema é parecido com o EBW – HV: câmara de vácuo, manipulador da peça e sistema de controle. Exceção ao canhão de elétrons e fonte.
CANHÃO DE ELÉTRONS
- Gerar, dar forma e defletir o feixe de elétrons para a peça;
- Só operada em forma pulsada;
- O feixe passa por uma abertura (pinhole) para retirar elétrons espúrios da periferia do feixe (melhor foco, maior densidade de energia);
- Tem também proteção contra respingos/vapores (série de discos rotativos sincronizados com a pulsação do feixe);
- Fonte de energi: 150kV; até 12kW e 120J/pulso;
- Para evitar descargas, os componentes de alta tensão são imersos em óleo dielétrico.
VANTAGENS
- Altas taxas de furação (até 4000 furos/s);
- Fura qualquer material;
- Sem distorção térmica ou mecânica;
- Parâmetros controlados via computador;
- Grande precisão.
DESVANTAGENS
- Equipamento caro;
- Tempo de não produção para fazer vácuo (lead-time);
- Camada refundida;
- Requer grande conhecimento do operador;
- Até 10mm de espessura;
- Tamanho limitado da peça à câmara de vácuo;
- Requer proteção contra raio-x.
CONCLUSÃO
Apesar de sua aplicação ser de alta produção, o custo elevado do equipamento, torna inviável a usinagem por feixe de elétrons na maioria dos casos, principalmente nos casos que o valor agregado do produto não supera a responsabilidade técnica do mesmo, porém há materiais e equipamentos que necessita de sua qualidade e precisão, como por exemplo peças da indústria nuclear, aeroespacial e naval. Para garantir o perfeito funcionamento e um tempo de vida maior para o equipamento é recomendado a usinagem por feixe de elétrons, pois garante com perfeição os padrões exigidos internacionalmente.