Оборудование для электронно-лучевой обработки

Электронно-лучевой называют обработку, в которой используется тепловая энергия, выделяющаяся при столкновении быстро-движущихся электронов (электронных лучей, пучков) с веществом. Электронный пучок представляет собой направленный поток электронов, переносящий энергию от излучателя (электронной пушки) к обрабатываемому изделию. При этом ускоренные электроны приобретают кинетическую энергию, пропорциональную квадрату их скорости. Плотность энергии ускоренных электронов превосходит энергию других источников, достигая значения порядка 108... 109 Вт/см2, что позволяет выполнять почти любые термические и термохимические процессы обработки.

Попавшие на обрабатываемую поверхность материала электроны внедряются в вещество, испытывая торможение на своем пути. В результате прохождения пучка электронов через кристаллическую решетку материала, т. е. в пространстве, пронизанном электрическими полями атомов и молекул, возникает возмущение этих полей.

Электроны передают часть своей энергии атомам и молекулам вещества, которые смещаются со своих мест и увеличивают амплитуду колебаний, вызывая изменение параметров кристаллической решетки. Внешним признаком этого является повышение температуры обрабатываемого материала в зоне действия электронного пучка. Электронно-лучевую обработку используют для сварки, размерной обработки металлов, их испарения, очищающей плавки и других целей. Перечисленные процессы выполняют в специальных установках, изготовленных по сходным схемам.

Электронно-лучевая установка состоит из двух основных устройств — рабочей камеры и источника питания. Рабочая камера включает в себя электронную пушку, механизм для перемещения обрабатываемых изделий, а также систему получения и измерения вакуума. Электронная пушка является функциональным блоком электронно-лучевой установки и предназначена для генерации, ускорения и фокусировки, а иногда и отклонения электронного пучка.

В зависимости от конкретных задач электронно-лучевые пушки могут иметь различные конструкции. Это пушки общего назначения, длиннофокусные пушки для получения пучка минимального диаметра, пушки с кольцевым потоком электронов и поворотом его под большим утлом, магнетронные пушки, в которых для формирования пучка используются магнитные поля в промежутке анод— катод, и др.