EBM电子束熔融技术原理:
电子束熔融技术(Electron Beam Melting)是近年来一种新兴的先进金属快速成型制造技术,经过密集的深度研发,现已广泛应用于快速原型制作、快速制造、工装和生物医学工程等领域。其原理是将零件的三维实体模型数据导入EBM设备,然后在EBM设备的工作舱内平铺一层微细金属粉末薄层,利用高能电子束经偏转聚焦后在焦点所产生的高密度能量使被扫描到的金属粉末层在局部微小区域产生高温,导致金属微粒熔融,电子束连续扫描将使一个个微小的金属熔池相互融合并凝固,连接形成线状和面状金属层。
电子束由位于真空腔顶部的电子束枪生成。电子枪是固定的,而电子束则可以受控转向,到达整个加工区域。电子从一个丝极发射出来,当该丝极加热到一定温度时,就会放射电子。电子在一个电场中被加速到光速的一半。然后由两个磁场对电子束进行控制。第一个磁场扮演电磁透镜的角色,负责将电子束聚焦到期望的直径。然后,第二个磁场将已聚焦的电子束转向到工作台上所需的工作点。
因具有直接加工复杂几何形状的能力,EBM工艺非常适于小批量复杂零件的直接量产。该工艺使零件定制化成为可能,而且为CAD to metal 工艺优化的零件,可以获得用其它制造技术无法形成的几何形状,因此,零件将因无与伦比的性能而对客户体现其价值。该工艺直接使用CAD数据,一步到位,所以速度很快。设计师从完成设计开始,在24小时内即可获得全部功能细节。与砂模铸造或熔模精密铸造相比,使用该工艺,交货期将被显著缩短。
技术特点:
优势:
1. 具有直接加工复杂几何形状的能力,如空腔、网格结构等,近净成型,尺寸精度达到±0.2mm;
2. 在窄光束上达到高功率的能力,成型效率较高,达到55~80 cm3/hr,与砂模铸造或熔模精密铸造相比,显著缩短生产周期;
3. 真空熔炼排除了杂质(如氧化物和氮化物),保证材料的高强度;
4. 能熔炼难熔金属,并且可以将不同的金属熔合;
5. 成型环境温度高(700℃以上),零件残余应力小;
6. 成型过后的剩余粉末可以回收再利用。
不足:
1. 成型设备需另配备抽真空系统,而且需要维护,增加了成本;
2. 打印过程会产生X射线(合理设计真空腔可以有效屏蔽射线)
EBM技术采用金属粉末为原材料,其应用范围相当广泛,尤其在难熔、难加工材料方面有突出用途,包括钛合金、钛基金属间化合物、不锈钢、钴铬合金、镍合金等,其制品能实现高度复杂性并达到较高的力学性能。此技术可用于航空飞行器及发动机多联叶片、机匣、散热器、支座、吊耳等结构的制造。