☞ 전자빔 용접장비
(E-Beam Welding Machine)

고밀도로 집속되고 가속된 전자빔(Electron Beam)을 진공 분위기 속에서 용접물에 고속도로 조사시키면, 광속의 약 2/3 속도로 이동한 전자는 용접물에 충돌하여 전자의 운동 에너지를 열 에너지로 변환시키며, 국부적으로 고열을 발생시킨다. 이때 생긴 고 에너지를 열원으로 이용, 용접면을 가열, 용융시켜 용접물을 접합시키는 것이 전자빔 용접의 원리이다.

(1) 전자빔 용접의 장점

• 고밀도로 집속되어진 전자빔을 고속도로 용접물에 조사할 경우, 일반 아크 용접에서 얻을 수 있는 에너지 밀도의 수백 배에서 수천 배 이상의 고밀도 에너지를 얻을 수 있으며, 이를 이용하여 용접을 실행할 수 있다. 빔 초점에서 약 W/㎠ 의 대단히 높은 에너지 밀도를 갖는다.


• 고에너지 밀도의 용접이 가능하기 때문에 총 입열 에너지의 양은 일반 용접보다 상대적으로 매우 작다. 이러한 점은 용접 제품에 최소의 용접 수축과 변형이 가능토록 하여주며, 일반 아크 용접에 비해 매우 작은 열 영향 부위를 만들며, 인접 재질에도 매우 적은 열 충격을 준다. 소재의 표면을 가로지르는 열 전도에 의한 에너지 이동이 일어나지 않지만, 소재 자체에서는 대단히 효율적이다.


• 아크 용접으로는 다중 용접에 의해서만 가능한 후판 용접을 전자빔 용접에서는 단일 Pass의 용접으로 좁고 깊은 용접 부위를 구현한다.


• 진공 분위기에서의 용접으로 활성 금속의 용접이 가능하며, 산화 등 대기 가스로 인한 오염을 최소화시킨다.


• 고밀도 에너지의 용접이 가능함으로 열전도가 높은 금속이나 고융점 금속의 용접이 가능하며 일반 용접으로는 불가능한 융점 및 열전도가 상이한 이종금속의 용접이 가능하다.


• 고진공 분위기에서의 용접으로 제품의 진공 밀폐가 가능하다.


• 단일 용접기를 가지고 박판에서부터 후판까지의 넓은 범위의 용접이 가능하다.


• 거의 모든 금속에 대하여 최대 150㎜의 두꺼운 소재의 맞대기 및 겹침용접도 가능하다. 열 변형량과 수축량은 극히 적으며 용접변수들을 정확히 제어함으로써 균열의 발생을 줄일 수 있어서, 용접품질이 좋고 순도가 매우 높다. 보통 사용되는 곳은 항공기, 미사일, 핵시설 및 전자 부품이며, 자동차 산업에서는 기어와 축에 사용한다.

(2) 전자빔 용접의 단점

• 일반 용접기에 비해서 전자빔 용접기의 장비 가격이 매우 고가이다.


• 일반 용접에 비해서 용접 단품과 치구의 가공 정밀도가 보다 높이 요구된다.


• 진공 분위기를 형성하기 위해서 진공 배기 시간이 필요하므로 생산성이 저하된다.


• 전자빔 용접 시 발생되는 X-Ray가 인체에 해를 끼치므로 이의 차폐가 필요하며, 장비는 주기적으로 점검되어져야 한다.


• 전자빔은 자장에 의해서 굴절되므로 일부 이종 금속 용접시 용접에 장애가 있다. 강자성체 금속의 경우 탈자(자성을 제거함)없이는 용접이 불가능하다.


• 고밀도 에너지 용접에서는 Cold Shuts나 Spiking같은 기공이 발생할 우려가 많다.

• Engine Casting, Air/Oil Seal assemblies 등


• Bearing assemblies


• Gears assemblies


• Al, SUS, Ti등 각종 Welding 등

전자빔 용접 용량별 용접깊이

welding of depth[mm] E-Beam gun power	Al	SUS	Ni	Copper	Inconel
10K	50	25	27	15	25
15K	60	30	32	20	30
20K	75	40	43	25	40
25K	90	48	50	30	48
60K

VEB 60K 8000	VEB 15K 3000