Электронно-лучевая плавка

Электро́нно-лучева́я пла́вка — метод плавки путём использования электронного пучка. Применяется при плавке особо чистых материалов, например, стали или титана, и материалов, стойких к высокой температуре и химическим воздействиям. При электронно-лучевой плавке загрязнение материала посторонними примесями почти отсутствует. Благодаря наличию высокого вакуума имеется возможность удаления примесей из материала. Легкость управления мощностью электронного пучка позволяет использовать разнообразные режимы плавки^[1]. Возможна температура расплава, превышающая температуру плавления. Промышленные электронные плавильные печи имеют мощность свыше 200 кВт и выдают слитки длиной до нескольких метров и весом до нескольких тонн. По сравнению с плавкой в дуговых или мартеновских печах электронно-лучевые технологии^[англ.] обладают меньшим количеством выбросов в атмосферу вредных веществ и меньшим потреблением электроэнергии.

Применение

Электронно-лучевая плавка применяется в аддитивных технологиях, компания Arcam^[англ.] производит 3D-принтеры использующие электронный луч. Работа в вакууме позволяет избежать нежелательного окисления, азотирования и прочих явлений, которые наблюдаются в технологии селективного лазерного плавления на воздухе, а более высокий КПД электронной обработки в сравнении с лазерной обеспечивает хорошие перспективы для данной методики на производстве при получении полностью литых изделий. Нагрев камеры до 750 °С позволяет минимизировать напряжение при послойном синтезе. Проблематичным в данном подходе следует признать зависимость диаметра пятна электронного луча от тока накачки.

Компания Sciaky (США) разработала технологию послойной наплавки из металлического проволочного материала (никелевые сплавы, нержавеющие и инструментальные стали, сплавы титана и Co-Cr.) в расплаве, сформированном электронным лучом. Высокая производительность (7…18 кг/ч) этой технологии позволяет выращивать детали, размеры которых исчисляются метрами, что невозможно или чрезмерно дорого обеспечить при использовании других методов 3D печати. Технология требует пост-обработки (шлифования, фрезерования) и известны гибридные установки DMG Mori, где такая концепция успешно реализована.

Литература

Шишковский И. В. Лазерный синтез функциональных мезоструктур и объемных изделий М: Физматлит, 2009. — 424 с. — ISBN 978-5-9221-1122-5.
Шишковский И.В. Основы аддитивных технологий высокого разрешения. - Спб. Издательство Питер, 2016. - 400 с.- ISBN 978-5-496-02049-7.
Аброян И.А., Андронов А.Н., Титов А.И. Физические основы электронной и ионной технологии. — М.: Высшая школа, 1984. — 320 с.
З. Шиллер, У. Гайзиг, З. Панцер. Электронно-лучевая технология. — М.: Энергия, 1980. — 528 с.

Попов В. Ф., Горин Ю. Н. Процессы и установки электронно-ионной технологии. — М.: Высш. шк., 1988. — 255 с. — ISBN 5-06-001480-0.

Виноградов М.И., Маишев Ю.П. Вакуумные процессы и оборудование ионно - и электронно-лучевой технологии. — М.: Машиностроение, 1989. — 56 с. — ISBN 5-217-00726-5.