Proceso y aplicaciones de soldadura por haz de electrones (EBW)

Actualizado: 02 de septiembre de 2022 A medida que la tecnología ha avanzado, ha habido muchas innovaciones en el mundo de la soldadura que han avanzado con ella. Uno de ellos es en los tipos de procesos de soldadura que están disponibles, y Electron Beam Welding es uno de esos ejemplos.

En la soldadura EBW, el calor es generado por un haz de electrones de alta energía. Estos electrones vienen y continúan un calor. Los bordes de la pieza de trabajo se fusionan, formando una soldadura sólida.

Factores principales en el proceso EBW

Mirando las ventajas y desventajas, está claro que dos cosas son ciertas: es un tipo de soldadura muy efectivo y también es muy costoso. No hay duda de que te estarás preguntando ¿Qué es la soldadura EBW?

En primer lugar, es importante comprender que las condiciones necesarias para crear la soldadura adecuada en este proceso son bastante estrictas. La soldadura por haz de electrones solo se puede realizar en un entorno de vacío. En este entorno no puede haber gas presente, ya que esto puede causar que el haz se disperse o se distorsione.

El entorno de vacío también permite el uso de altos voltajes durante el proceso de soldadura. Cuanto mayor sea el voltaje, mayor será la cantidad de electrones que se pueden liberar, lo que aumenta el calor. Esto ayuda a crear mejores soldaduras.

Con todos estos factores en mente, es lógico que este sea un tipo de proceso de soldadura automatizado. Siempre está controlado por computadora y requiere una capacitación especial y algunos equipos muy costosos para poder generar correctamente dicha soldadura.

¿Cómo funciona la soldadura EBW?

Debido al alto nivel tecnológico de este tipo de soldadura, es lógico que haya existido por poco tiempo. Eso es verdad. En 1949, un físico alemán creó este tipo de soldadura. Karl-Heinz Steigerwald imaginó y finalmente pudo crear la primera máquina de soldadura por haz de electrones. Le llevó nueve años perfeccionar el proceso, lo que significa que su primer uso en un entorno industrial se produjo en 1958. Para comprender este proceso, es importante recibir una pequeña lección de física. Entonces, tenga paciencia con nosotros por un momento.

En todo elemento, ya sea hidrógeno, oxígeno, plata o cualquier otro tipo de metal, la partícula básica del elemento es el átomo. Dentro del átomo está el núcleo. Rodeando al núcleo hay electrones. Dependiendo de qué elemento estés hablando, la cantidad de electrones puede variar. Por ejemplo, el hidrógeno tiene un electrón que orbita alrededor del núcleo. El oxígeno tiene ocho.

Cada electrón es extremadamente pequeño y contiene una carga negativa. Cada electrón también tiene una cierta cantidad de energía que crea.

EBW libera estos electrones del átomo y estos electrones se utilizan para crear el haz, similar en muchos aspectos a cómo se envía la electricidad a través de un circuito. Estos electrones libres se envían a través del vacío como parte de un haz. A medida que se aceleran, crean fricción entre sí, lo que genera calor. Cuanto mayor es el grado de aceleración, más estrecho es el haz y cuanto mayor es la cantidad de electrones, mayor es la cantidad de calor que se genera. Por lo tanto, estos tres factores juegan un papel importante en el proceso de soldadura.

Debido a la cantidad de calor que se genera y cuán perfectas deben ser las condiciones para lograr ese nivel, el proceso solo puede realizarse usando una computadora. Está totalmente automatizado, ya que la introducción del elemento humano en el proceso solo provocaría su corrupción.

Los fuertes campos eléctricos creados por la aceleración de estos electrones se logran aumentando el nivel de potencia. La computadora puede aumentar la aceleración hasta un punto en el que se puede lograr casi cualquier valor.

Luego, el haz se puede estrechar mediante el uso de lentes magnéticos para garantizar que la soldadura se use exactamente donde se desea. La cantidad de penetración se puede mantener en cualquier nivel, y la velocidad de desplazamiento también es fácil de controlar debido al uso de un sistema computarizado.

Muchos de estos sistemas también contienen un sensor que permite que la computadora detecte si la penetración es demasiado profunda o demasiado superficial, o si genera demasiado calor o no lo suficiente. Esto hará que la computadora ajuste la aceleración y el ancho del haz para compensar el error.

Ventajas y desventajas

Debido al calor que se genera, existen muchas ventajas y desventajas en este tipo particular de proceso de soldadura. Éstos incluyen:

Ventajas

  • Muy poca distorsión.
  • La capacidad de estrechar la soldadura y estrechar la zona afectada por el calor.
  • Crea una soldadura muy apretada que se distribuye uniformemente.
  • No se requiere metal de aporte.

Desventajas

  • Los materiales que se necesitan para este tipo de soldadura pueden ser bastante caros.
  • Se produce una gran cantidad de radiación ex-rate.
  • Los costos de producción que producen tal soldadura también son elevados.

¿Cuáles son las aplicaciones para EBW?

Debido a los costos y las condiciones que se necesitan para este proceso de soldadura, es fácil ver que este no es un tipo de proceso de soldadura que pueda usarse en casi cualquier tipo de circunstancia. El equipo es bastante caro y las condiciones necesarias para crear un vacío para el haz limitan cuándo y dónde se puede utilizar. Sin embargo, hay muchas industrias comunes donde esto se ve, como:

  • Industria manufacturera automotriz.
    En la industria automotriz, el uso más común del proceso EBW es en la creación de la transmisión. Es necesario crear piezas complejas y la precisión es extremadamente importante. Este proceso de soldadura funciona rápidamente y hace que la distorsión de las piezas sea mínima, si no inexistente. El proceso de fabricación es rápido y preciso en todo momento.
  • Industria de componentes aeroespaciales y motores de aeronaves.
    Lo mismo es cierto para su aplicación en la producción aeroespacial y aeronáutica. El estrechamiento del haz de electrones permite la fabricación precisa de piezas. Este tipo de proceso también garantiza que la durabilidad de las soldaduras y la creación de piezas sea la mejor posible. Es imposible reemplazar una pieza rota en un satélite en el espacio y no puedes detener un avión si hay un problema con el motor en vuelo. Por lo tanto, es esencial la creación de piezas que puedan soportar un uso prolongado y aún producir adecuadamente.
  • Hojas de sierra bimetálicas.
    En las hojas de sierra bimetálicas, es necesario poder combinar dos tipos de metales para que estén estrechamente entrelazados y estables. El uso de una soldadura EBW ha ayudado a crear hojas de sierra de mayor rendimiento a un costo muy reducido.

Una cosa que notará sobre este tipo de proceso es que es costoso comenzar. Este no es un equipo barato en absoluto. Sin embargo, una vez implementado, reduce en gran medida los costos al ser rápido, preciso y eficiente. Es por eso que se está convirtiendo rápidamente en una de las formas de procesos de soldadura más confiables y ampliamente utilizadas.