Локальный переплав
Позволяет получать высокие скорости кристаллизации металла в зоне плавления. Образуется при этом кристаллические структуры, отличающиеся от обычно получаемых. Например, расширяются границы растворимости для твердых растворов, измельчается микроструктура, повышается пластичность и твердость.
Электронно-лучевая плавка
Используется для получения особо чистых металлов, в том числе химически активных. Плавка электронным лучом обеспечивает более высокий перегрев жидкого металла в ванне. На рисунке 3.2 приведены схемы плавки электронным лучом 5, создаваемым пушками 4. Слиток 1 вытягивается из тигля 2 с заданной скоростью и через вакуумный шлюз удаляется из рабочей камеры. Так можно выращивать монокристаллы по схеме Чохральского (рис. 3.2.в). Когда на затравку 6 наплавляется материал из тигля 2 и она вытягивается с заданной скоростью вертикально вверх.
Для многократного переплава заготовку 1 (рис. 3.3) вводят внутрь кольцевой электронной пушки 2, которая лучом 3 проводит локальный переплав заготовки. Материал, выйдя из зоны плавки 5 кристаллизуется, образуя слиток 4 с улучшенными характеристиками.
Электроннолучевая сварка
При небольших значениях удельной поверхностной мощности форма проплавления напоминает газовую или дуговую сварку (рис. 3.5.а). При увеличении удельной поверхностной мощности происходит интенсивное испарение металла, его деформация в жидком состоянии под действием паров, приводя к получению «кинжального» проплавления (рис. 3.5.б). Такое проплавление толщиной до 100 мм позволяет получать принципиально новые сварные соединения (рис. 3.6). Использование вакуума улучшает показатели сварного шва для вольфрама, молибдена, титана и так далее (рис. 3.7).
Возможна сварка материалов с различными свойствами (металл и керамика, металл и графит, и так далее). Часто сварку применяют для ленточных пил (рис. 3.8). Лента 2 из инструментальной стали сваривается с материалом полотна 1 более дешевого по стоимости. При нарезке корни 3 зубьев доводятся до более вязкого металла, снижая выкрашивание зубьев.
Электроннолучевое испарение тонких пленок
Используется для нанесения тонких пленок. Характерен прямой нагрев поверхности материала прямо из водоохлаждаемых тиглей (рис. 3.9). Испаряемый материал из бункера 5, вибратором 6 по желобу 7 поступает в охлаждаемый тигель 9. Электронный луч 3 испускаемый пушкой 1, отклоняющей системой 2 искривляется в сторону испаряемого вещества 8, пар от которого поднимаясь вверх оседает на подложку 4, образуя плотную пленку, чистую по составу с высокой адгезией.
Размерная эло
При большой удельной поверхностной мощности скорость испарения материала заготовки и давление пара возрастает на столько, что весь жидкий металл потоком пара выбрасывается из зоны обработки. Так получают глухие и сквозные отверстия различного контура.
Виды размерной ЭЛО:
Моноимпульсная (отверстия получают за время действия одного импульса)
Многоимпульсный режим
Перемещение электронного луча по заготовке с заданной скоростью
ЭЛО не зависит от механических свойств материала заготовки (твердости, прочности, пластичности) поэтому применяется для твердых материалов (алмазов, кварца, керамики, кремния и германия). Обычно применяют многоимпульсный режим с длительностью импульсов 10-3 – 10-7 с и их скважностью 10-200. Пауза между импульсами, материал в зоне обработки успевает охладится и общий нагрев заготовки мал. Профиль обработанного отверстия характеризуется скругленными кромками на входе и уменьшением диаметра по глубине (рис. 3.10). Такая форма благоприятна для алмазных волочильных фильер.
Простота перемещения электронного луча вместе с его разфокусировкой позволяет получать отверстия сложных профилей, гравировать клише для глубокой печати (рис. 3.11). Часто применяется перфорация, то есть получение множества мелких сквозных отверстий для металлических и керамических фильтров со скоростью до 105 отверстий в секунду (рис. 3.12). Высота воздействия электронного луча позволяет применять его для обработки пластмасс (рис. 3.13). ЭЛО применяется для получения фильер с отверстиями сложной формы (рис. 3.14), которые используются для производства искусственных волокон.
