Elektronenstrahlanlagen

Oggigiorno in Germania la saldatura EB in atmosfera trova impiego principalmente nella saldatura dell'alluminio, ad esempio per le traverse in alluminio della cabina di pilotaggio degli aerei.

La tecnologia NVEBW rappresenta un grande vantaggio per il crescente impiego di lamiere sottili ad alta e altissima resistenza. Da un lato permette di realizzare elevate velocità di saldatura e dall'altro rende possibile la realizzazione di strutture leggere combinando diversi tipi di materiale, ad esempio giunti tra alluminio e acciaio.

Potendo controllare precisamente l'apporto di energia, è possibile creare giunti resistenti effettuati tramite saldatura e brasatura (qui l'acciaio rimane solido e l'alluminio si fonde).

Supporto per cabina di pilotaggio in alluminio
cockpit carrier

Principio di funzionamento del processo

Anche in questo processo il fascio elettronico viene generato in ambiente a vuoto alto. Ma nel processo NVEBW il fascio viene successivamente portato in atmosfera libera attraverso i sottili ugelli passando per diversi livelli di pressione.

In seguito alla collisione degli elettroni con le particelle dell'atmosfera il raggio acquista sempre più ampiezza con crescente distanza di lavoro (tra ugello e pezzo). Ma alla distanza consigliata la densità d'energia del fascio è sufficiente per creare un effetto di saldatura di profondità.

A differenza del processo di saldatura EB a vuoto, nella saldatura EB in atmosfera il pezzo non si trova nella camera di lavoro a vuoto bensì nella libera atmosfera. In tal modo si eliminano tutti i tempi di evacuazione e si ha la possibilità di saldare anche componenti ingombranti a costi contenuti. Il movimento del pezzo sotto al fascio può avvenire a mezzo di una tavola X/Y oppure con l'ausilio di un robot. A seconda delle esigenze di saldatura può essere movimentato anche il generatore EB.

La macchina è dotata di una protezione dai raggi X che insorgono durante la saldatura EB.

  1. Zona a vuoto alto
    circa 10-4 mbar nell'area di produzione del fascio, creata dalla pompa turbomolecolare o dalla pompa a diffusione
  2. Generatore del fascio
    ottimizzato al computer per la riduzione di archi
  3. Livello di pressione 2
    circa 10-2 mbar
  4. Livello di pressione 1
    circa 1 mbar
  5. Pezzo
    circa 15 - 20 mm al di sotto dell'ugello di fuoriuscita del fascio nell'atmosfera libera

generatore nv

Peculiarità del processo

Efficienza wall plug > 50% (compresi tutti i dispositivi ausiliari)
Apporto di energia nel pezzo quasi completamente indipendente da materiale, rivestimento della superficie, angolo di incidenza del raggio e direzione di movimento
Spessori di lamiera saldabili da 0,5 a 10 mm, in casi specifici anche superiori
Preparazione di giunti a I con taglio normale
Ponticellabilità della fessura fino al 20% dello spessore della lamiera, al massimo 0,5 mm (senza MA)
  • nessun danno del giunto in combinazioni di spessori diversi
  • possibile impiego di materiale d'apporto (MA)
Max. spostamento bordi ~ metà dello spessore della lamiera
Velocità di saldatura molto elevate a seconda dello spessore e del materiale
ad es. 14 m/min con 3 mm di profondità del giunto
e 60 m/min con 1 mm di profondità del giunto (entrambe leghe Al)
Media larghezza del giunto minimo 1 mm, massimo 4 mm con spessori molto elevati
Ridotta energia sulla lunghezza ZTA sottile, durezza moderata
Apporto minimo di energia minima deformazione
Errore tollerabile di posizionamento fascio - giunto max. 20% dello spessore della lamiera in lamiere sottili
Tolleranze massime nella distanza di lavoro ~ 10% della distanza nominale

Dati tecnici

Potenza del raggio disponibile fino a 30 kW
Controllo del fascio lungo il percorso unità CNC
Alimentazione dell'alta tensione 175 kV, a frequenza media, quasi completamente senza arresto
Movimento del pezzo con controllo CNC Con azionamenti altamente dinamici fino a 60 m/min
Indicazione parametri Tutti i parametri di saldatura sono programmati, regolati e monitorati
Comando Con pannello touchscreen chiaro e di facile utilizzo
Sicura protezione dai raggi X Fuoriuscita di raggi X < 1 µSv/h
Ottimizzazione della guida del fascio A mezzo di elio 4.6

Consumo/manutenzione

Energia elettrica Attacco 3 x 400 V, 50/60 Hz, PEN
Carico costante (incl. unità di vuoto e di raffreddamento) 15 kW
ulteriore potenza di saldatura fino a 30 kW
Parti usurabili Catodi e ugelli di emissione del fascio
Gli intervalli di sostituzione dipendono dalle condizioni di funzionamento, valori sulla base dell'esperienza: ad es. 60 ore per i catodi, 120 ore per gli ugelli con il 60% di accensione con l'impiego di elio
Tempo necessario per la sostituzione: ca. 30 min
Ulteriori costi di consumo insorgono per l'acquisto di aria compressa, elio, oli per le pompe, guarnizioni, eventuali filtri ecc.
Esempio di una macchina NVEBW
macchina nvebw

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