¿Qué es la Soldadura Por Haz de Electrones?
La soldadura por haz de electrones es un proceso en el que los electrones emitidos por un tubo de electrones se aceleran utilizando campos magnéticos y eléctricos para calentar y fundir la pieza (pieza de trabajo) a soldar.
El cátodo del tubo de electrones emite electrones calientes cuando se calienta. Este fenómeno de emisión se basa en el mismo principio que el utilizado en los tubos de rayos catódicos, etc.
El proceso de calentamiento y fusión mediante la irradiación de la pieza con estos electrones calientes se realiza básicamente en el vacío.
La pieza puede procesarse desde placas gruesas a finas y se caracteriza por el hecho de que no queda ninguna distorsión en la zona soldada.
Recientemente, también se han utilizado métodos de soldadura que pueden llevarse a cabo en un entorno de bajo vacío y métodos móviles con pistolas de electrones que emiten electrones.
Usos de la Soldadura Por Haz de Electrones
Se han propuesto varias aplicaciones para el uso de la soldadura por haz de electrones en diferentes materiales componentes.
- Materiales difíciles de soldar con otros métodos de soldadura
Materiales de metales distintos, como acero inoxidable y hierro, acero inoxidable y cobre. - Piezas soldadas herméticamente selladas
Grandes estructuras como tanques de presión y cámaras de vacío, piezas de refrigeración como chaquetas refrigeradas por agua. - Piezas para soldadura de baja distorsión y alta velocidad
Piezas de automoción como engranajes. - Materiales que evitan la oxidación de la superficie de la pieza durante la soldadura.
Materiales metálicos activos como el titanio y el niobio. - Piezas adecuadas para la soldadura por chaveta (soldadura de penetración profunda), cordones de soldadura finos (metal de soldadura) y soldadura de baja distorsión
Materiales metálicos con alta conductividad térmica, como el cobre y el aluminio.
Principios de la Soldadura Por Haz de Electrones
Cuando se calienta un filamento catódico en el vacío, se emiten electrones de forma continua. Los electrones producidos se denominan electrones termoiónicos.
A continuación, los electrones térmicos emitidos se aceleran mediante una alta tensión (60-150 KV) aplicada entre el cátodo y el ánodo para producir un haz de electrones.
Este haz de electrones se enfoca mediante una bobina electromagnética y se controla en la dirección de barrido mediante una bobina deflectora, lo que permite una irradiación concentrada en un punto específico de la superficie de la pieza deseada.
La energía cinética de los electrones calientes que inciden sobre la pieza se convierte entonces en energía térmica, lo que provoca el calentamiento de la superficie y la fusión de la pieza, completando así el proceso de soldadura.
El diámetro del punto de la soldadura por haz de electrones que se utiliza normalmente es muy pequeño, de aproximadamente 0,2 mm, y el efecto térmico aplicado a la periferia de la soldadura es mínimo, por lo que la soldadura puede llevarse a cabo sin apenas distorsión en la superficie o el interior del metal.
El alcance y la profundidad de penetración del metal pueden controlarse ajustando la salida del haz de electrones, lo que permite soldar una amplia gama de materiales de espesor de chapa, desde chapas finas a gruesas.