54. Электронды-сәулелік пісірудің негізгі ерекшеліктері неде?

Дəріс тақырыбы: Электронды-сəулелі пісіру. Физиканың қазіргі даму кезеңінде электрондар энергиясы ғылым мен техниканың əртүрлі саласында жан-жақты пайдаланылуда. Электрондар заттарды атқылағанда туғызатын құбылыстар электронды микроскоптарда, электронды көбейткіштерде, рентген түтікшелерінде, массспекторграфтарда жəне басқа да көптеген қондырғылар мен аспаптарда қолданылады. Вакуумда электрон сəулесімен пісіру қағидасы. Вакуумда электрон сəулесімен пісіру процесінің мəнісі терең вакуумда жылдам қозғалатын электрондардың кинетикалық энергиясын пайдалануда. Металл бетін электрондармен атқылағанда электрондардың кинетикалық энергиясының көбірек бөлігі металды балқытуға жұмсалатын жылуға айналады. Пісіру үшін еркін электрондар алып, шоғырландырып, энергиясын көбейту мақсатында оларға үлкен жылдамдық жасау керек, содан пісірілетін металда электрондар тежелгенде олардың энергиясы жылуға айналады. 31 Еркін электрондарды алу үшін қыздырылған металды катодты (электрондар шығаратын) пайдалану қажет. 23 – сурет. Электрондық сəулемен пісіруге арналған қондырғының сұлбасы Электрондарды үдету, катод пен анод арасындағы потенциалдарының үлкен айырмашылығы бар, электрлік өріспен қамтамасыз етіледі. Фокустеуі – электрондарды шоғырландыру магниттік өріс пайдаланумен іске асады. Электрондар ағынының күрт тежелуі электрондар металға енгенде автоматты түрде өтеді. Пісіруге қолданылатын электрондық сəуле арнайы аспапты –электрондық пушкада жасалады. Электрондық пушка дегеніміз энергиясының үлкен тығыздығы бар енсіз электрон шоғын (пучки) алатын қондырғы (23 –сурет). Пушкада жоғары температураға дейін қызатын катод 1 бар. Катод катод жанындағы электродтың 2 ішінде орналасқан. Катодтан біршама қашықтықта тесігімен үдетуші электрод (анод) 3 бар. Катод жанындағы жəне үдетуші электродтардың түрі электрондарды анодтағы тесік диаметріне тең шоққа жинақтап, олардың арасындағы электрлік өрістің құрылымын қамтамасыз ететіндей етіп қарастырылған. Үдеткіш электродтың оң потенциалы ондаған мың вольтқа жетеді, сондықтан катодтан шыққан электрондар анодқа баратын жолында елеулі жылдамдықпен энергия алады. Пушканы электр энергиясымен нəрлендіру жоғары вольтты тұрақты тоқ көзімен іске асырылады. Бірінші анодтан шыққан кейінгі сəуле энергиясының тығыздығын көбейту үшін магнит өрісімен арнайы магниттік линзада 4 электрондар жинақталады. Тығыз шоққа жинақталған ұшып келе лады. Тығыз шоққа жинақталған ұшып келе жатқан электрондар үлкен жылдамдықпен бұйымдағы 6 күрт шектелген алаңшаға соғылады. Мұнда электрондардың кинематикалық энергиясы, затта тежелу салдарынан, металды өте жоғары температураға дейін қыздырып, жылуға айналады. 32 Сəулені пісіру бұйымының үстінде жылжыту үшін, электрондық сəулені пісіру сызығына дəл орнатуға мүмкіндік беретін, электрондар жолына бұратын магнитті жүйе 5 орнатады. Катодтан анодқа, одан əрі бұйымға электрондардың еркін қозғалысын қамтамасыз ету мақсатында, катодты жылудан жəне химиялық əсерден оқшаулау үшін қондырғыда сынап бағанасымен 10-4 (133·10 –4 Па) терең вакуум жасалады. Электрондық сəуле – металдарды пісіргенде ең тиімді қыздыру көзі, өйткені сəуледегі энергия тығыздығы электр энергиясының пісіру доғасының тығыздығынан бірнеше ретке артық. Электрондық сəуленің қуаты өте үлкен шамаға жетеді, ол оны қалыңдығы үлкен (200- 500 мм) бұйымдарды пісіруге мүмкіншілік береді. Қарқындылығы 5-108 Вт/см2 электронды сəуле алуға болады. Мұндай сəуледе энергия тығыздығы 500000 кВт/см2 –ка жетеді. Электрондық сəулемен қыздырғанда аз уақыт ішінде дақта өте температура пайда болады. Жылу көздерінің жоғары қарқындылығы кез келген металды пісіруге мүмкіншілік береді. а, б — құбырларды пісіру; в — қос құбырды пісіру; з — жаймаларды пісіру; д — жаймаларға толқынды қоспаларды пісіру 24 – сурет. Балқыту жіктерімен орындалған құрылғылар Электрондық сəулемен пісірудің манызды артықшылығы –жоғары қарқынды кернеулерде енсіз жəне терең балқу аумағын жасау мүмкіншілігі. Едəуір созылған термиялық əсер аумағының болмауы, жік жаны аумағы металының физика-механикалық қасиеттерінің өзгеруінен туындайтын кемшіліктерді болдырмайды. Электрон-сəулелі пісіруде елеулі аз жылу көлемін енгізу, доғалы пісіру тəсілдерімен салыстырғанда, бұйымның деформациялануын көптен азайтуға мүмкіншілік жасайды. Электрон-сəулелі пісіруде тереңірек балқыту мүмкіншілігі кез-келген металдар мен қорытпалардан жасалған (24-сурет) қалыңдығы үлкен бұйымдарды пісіруге ықпал жасайды. 25 – суретте бір мезгілде үш (25,а – суреті), төрт (25,б – суреті) түйістерді балқыту жолымен пісірілген құрылғылар көрсетілген. Электрондық сəулемен жалғастардың мұндай түрлерінің орындалуы құрылғы салмағын азайтуға, олардың беріктігін жоғарылатуға, бұйым дайындау процесін елеулі қысқартуға мүмкіншілік береді. Бір ретте бір бұйымды пісіретін қондырғылардың негізгі кемшілігі - өнімділігінің төмендігі. Мұндай қондырғыларда пісіруді орындағанда жұмыстың жалпы циклының нақты пісіруге уақыттың 2 - 3% ғана, ал қалғаны бөлмешікті вакуумдеуге, бұйымды орнатуға, бөлмешікті бұйымды шығаруға дайындау жəне бұйымды шығаруға жұмсалады. 33 25 – сурет. Үш жəне төрт түйістерді бір мезгілде пісірумен алынған құрылғылар Вакуумдық бөлмешікке бұйым үздіксіз берілетін автоматты қондырғылардың өнімділігі жоғары. Пісіру бұйымдарының мөлшері мен түрлеріне, пісіру жалғастарының түрлері жəне қажетті өнімділігіне байланысты қазіргі кезде бұйымды жұмыс бөлмешігіне, вакуумды бұзбай енгізуге арналған, вакуумды енгізудің əртүрлі құрылғылары қолданылатын қондырғылар пайда болды. Бұл, пісіру бөлмешіктерінің пайдалану коэффициентін күрт жоғарылатуға, осылайша электронды – сəулелі пісіру қондырғыларымен бұйымдарды дайындап шығаруды көбейтуге мүмкіншілік берді.