Электронно-лучевая плавка (EBM) – это метод, при котором деталь машины изготавливается путем плавления слоя за слоем порошок для придания нужной формы. Этот метод быстрого производства использует электронный пучок в вакууме для создания необходимой температуры для расплавления порошка. Детали, изготовленные таким образом, обычно отличаются более желательными физическими характеристиками, чем детали, изготовленные другими методами.
Для изготовления детали методом электронно-лучевой плавки обрабатываемый материал помещается в вакуумную камеру. Размер этой камеры определяет максимально возможный размер готовой детали. Затем из нити испускаются электроны, которые ускоряются примерно до половины скорости света. Магнитные поля фокусируют и направляют луч в нужные места. Когда электроны сталкиваются с частицами порошка, их кинетическая энергия преобразуется в тепловую энергию, нагревая порошок.
Поскольку луч воздействует только на очень неглубокую область на поверхности материала, деталь наращивается слой за слоем. Компьютеры обычно используются для управления положением и временем пребывания луча, хотя оператор, контролирующий процесс, иногда регулирует его. Схемы трехмерного компьютерного проектирования предоставляют информацию о размерах, необходимую для направления луча.
EBM часто называют методом быстрого производства, известным как аддитивное производство. Такие процессы доставляют точное количество энергии и материала в точное место для создания желаемой структуры. Вместо того, чтобы использовать пресс-форму для определения формы детали, в методах аддитивного производства используется трехмерный цифровой чертеж для определения ее формы.
Металлы являются наиболее типичными материалами, используемыми для изготовления компонентов с электронно-лучевой плавкой. Однако иногда используются и другие материалы, такие как керамика и металлокерамические композиты. Электронно-лучевая плавка особенно подходит для использования с материалами, которые реагируют с кислородом, поскольку изготовление происходит в вакуумной камере.
Электронно-лучевая плавка имеет ряд преимуществ. Благодаря высокому потреблению энергии эта технология обеспечивает высокую мощность плавления и высокую производительность. EBM может производить компоненты чрезвычайно сложной геометрии. Полученные детали обычно отличаются чрезвычайно высокой плотностью и отсутствием пустот в структуре.
Чрезвычайно высокие температуры, обычно используемые в процессе, часто приводят к получению металлических деталей с металлургическими характеристиками, аналогичными термически обработанным компонентам. Например, изделия, изготовленные по этому методу, обычно имеют более высокую прочность и практически не имеют остаточных напряжений по сравнению с изделиями, изготовленными другими способами. Это часто сокращает время производства, избегая дополнительных операций термической обработки после изготовления детали.
Детали, изготовленные методом электронно-лучевой плавки, находят широкое применение. Его пригодность для использования с реактивными титановыми сплавами означает, что электронно-лучевая плавка часто используется для изготовления легких компонентов из титана, таких как медицинские имплантаты. Известный производством деталей высокой прочности и хорошего металлургического качества, он также часто используется для производства высокопроизводительных деталей. Например, он используется для изготовления таких изделий, как лопатки турбин для аэрокосмической промышленности и рамы транспортных средств, используемых в автоспорте.