EBM-Technik
Elektronenstrahlschmelzen bezeichnet ein Vakuumschmelzverfahren, bei dem die kinetische Energie eines Hochgeschwindigkeits-Elektronenstrahls in Wärme umgewandelt wird, die als Wärmequelle für das Schmelzen von Metallen im Hochvakuum dient. Die Abkürzung lautet EBM.
Was ist EBM-Technologie?
Dieses Schmelzverfahren zeichnet sich durch eine hohe Schmelztemperatur, eine einstellbare Ofenleistung und Heizgeschwindigkeit sowie eine gute Produktqualität aus, doch gibt es auch Probleme wie eine geringe Metallausbeute, einen hohen spezifischen Energieverbrauch und die Notwendigkeit des Schmelzens unter Hochvakuum.
Das Elektronenstrahlschmelzen wird nicht nur für das Schmelzen und Raffinieren von Stahl und seltenen Metallen verwendet, sondern ist auch für das Schweißen und das Schmelzen und Gießen von keramischen Materialien weit verbreitet.
EBM-Technologie Prozessprinzip
Unter Hochvakuumbedingungen wird die Kathode durch das elektrische Hochspannungsfeld erhitzt und emittiert Elektronen, die in einem Strahl gesammelt werden. Der Elektronenstrahl bewegt sich unter der Wirkung der Beschleunigungsspannung mit sehr hoher Geschwindigkeit auf die Anode zu und beschießt nach dem Durchgang durch die Anode unter der Wirkung der Fokussier- und Ablenkspulen genau den unteren Barren und das Material im Kristallisator, wodurch der untere Barren geschmolzen wird, um einen Schmelzpool zu bilden, und das Material kontinuierlich geschmolzen wird und in den Pool tropft, wodurch der Schmelzvorgang realisiert wird.
Die Beschleunigungsspannung des Elektronenstrahlofens liegt im Allgemeinen bei etwa 30.000 Volt, was einen maximalen Röntgenverlust von nur 0,5% verursacht, und der Verlust an Sekundäremissionselektronen ist sogar noch geringer. Daher wird die Energie des Elektronenstrahls fast vollständig von elektrischer Energie in kinetische Energie und dann von kinetischer Energie in thermische Energie umgewandelt.
EBM-Technologie Prozessmerkmale
Das Elektronenstrahlschmelzverfahren zeichnet sich durch eine Hochvakuumumgebung für das Schmelzen aus (das Schmelzvakuum liegt im Allgemeinen zwischen 10 und 10 Pa), die Temperatur des Schmelzbades und seine Verteilung können während des Schmelzens gesteuert werden, und die Erhaltungszeit des Schmelzbades kann in einem weiten Bereich eingestellt werden; das Schmelzen wird in einem wassergekühlten Kupfertiegel (Kristallisator) durchgeführt, was wirksam verhindert, dass die Metallflüssigkeit durch refraktäre Materialien verunreinigt wird. Das Elektronenstrahlschmelzen ist daher ein unverzichtbares Mittel zur Veredelung bestimmter metallischer Werkstoffe, insbesondere hochschmelzender Metalle.
Drei grundlegende metallurgische Reaktionen im EBM-Prozess
01
Entgasung.
Durch das Elektronenstrahlschmelzen wird den meisten Metallen der Wasserstoff entzogen, und die Entfernung des Wasserstoffs ist einfach, in der Regel bevor die Ofenbeschickung aufgeschmolzen ist: Aufgrund des hohen Vakuums können die Temperatur des Schmelzbads und die Zeit im flüssigen Zustand gesteuert werden, und auch der Denitrierungseffekt ist hoch.
02
Verflüchtigung von Metallverunreinigungen.
Bei der Schmelztemperatur des Elektronenstrahls werden alle metallischen Verunreinigungen, die einen höheren Dampfdruck als das Grundmetall haben, in unterschiedlichem Maße durch Verflüchtigung entfernt.
03
Entfernung von nichtmetallischen Einschlüssen.
Oxid-und Nitrid-Einschlüsse in der Elektronenstrahl-Schmelztemperatur und Vakuum, ist es möglich, zersetzen [O] und [N] entfernt werden; [O] kann auch durch die Kohlenstoff-Sauerstoff-Reaktion entfernt werden, darüber hinaus ist die Bottom-up sequenzielle Erstarrung Eigenschaften des Barrens auch förderlich für die schwimmende von nicht-metallischen Einschlüssen.
