Soldadura por Haz de ElectronesLa soldadura por haz de electrones o tambin conocida como (EBW), por su nombre en ingls, es un proceso donde se produce coalescencia de metales con el calor obtenido a partir de un haz concentrado, compuesto principalmente de electrones a alta velocidad, los cuales chocan sobre la unin esta operacin se usa sin gas de proteccin y sin aplicacin de presin. Adems, es un proceso de soldadura con la fusin conjunta del metal base y posiblemente del metal de aporte, para producir un soldado. Se genera calor en la pieza de trabajo a medida que esta es bombardeada por el haz de electrones de alta velocidad. La energa cintica de los electrones se transfiere para calentar bajo su impacto, dicha energa no es excepcional, pero s su densidad de energa, una alta densidad de energa se obtiene concentrando el haz de electrones sobre un rea muy pequea de la superficie de trabajo. Por otro lado, es una fuente de calor altamente concentrado y poderoso que acta de modo similar al arco de soldadura por arco de tungsteno con gas o al plasma de la soldadura por arco de plasma al hacer trabajos de soldado.CaractersticasAqu hablaremos sobre la interaccin entre un haz de electrones y la superficie de un trozo de material. Se produce transferencia de energa cintica en el choque entre electrones y tomos del material, variando a su vez la trayectoria de dichos electrones, que son quienes aportan la energa antes nombrada. Como la energa que pierde el electrn por choque es muy pequea, es necesario un elevado nmero de colisiones para que el haz de electrones pierda toda su energa a causa de los choques. Como la transferencia de energa se realiza en pequeos volmenes, podemos obtener elevadas concentraciones energticas en la superficie de impacto. Esta excitacin del material puede traducirse en un simple aumento de la energa trmica del material o en un cambio de la estructura qumica de los tomos de ciertos compuestos. Una pequea parte de los electrones incidentes rebota al chocar con la superficie del material.Tambin se produce una cierta emisin de rayos X. La radiacin X es biolgicamente activa y si sobrepasa una determinada intensidad supone un riesgo para la salud. La proteccin frente a los rayos X debe ser una medida de seguridad primordial al determinar el diseo de los equipos y las dimensiones de la planta. En procesos no trmicos y procesos de radiacin, las colisiones del haz de electrones excitan o ionizan las capas de electrones de tomos y molculas, iniciando as reacciones qumicas. Puede tener una exactitud en tamao como el de la punta de una aguja pero se requiere mucho equipo elctrico y electrnico para este proceso. Se aplica generalmente en el interior de un recinto hermticamente cerrado el cual se ha sometido a un vaci muy elevado. Este permite que los electrones cedan toda su energa, mientras que por otra parte, evita la contaminacin del metal por la accin de los gases atmosfricos. Se realiza exclusivamente en forma automtica, lo que quiere decir que el avance de la pieza por delante del can, siguiendo recorridos rectos o circulares, queda asegurado por medio de combinaciones de mecanismos, cuyos movimientos son dirigidos desde el exterior de la cmara de vaco.Detalles del Procesos:La soldadura por haz de electrones es un mtodo que utiliza una corriente concentrada de electrones generados por un filamento y dirigida a la unin que debe soldarse. El calentamiento est muy localizado y la mayor parte del conjunto permanece fra y estable. Esto da como resultado una soldadura muy estrecha con una zona afectada trmicamente muy reducida. No es necesario utilizar metal de aporte debido a que se funde el metal de base del conjunto. Debido a que este mtodo requiere una visibilidad directa, no es posible soldar alrededor de esquinas o ngulos reentrantes. Se pueden obtener profundidades de soldadura de hasta 30 mm y el control informatizado garantiza una mnima dependencia del operador, proporcionando as una buena reproducibilidad a lo largo de un lote de componentes, a pesar de que se trata de un proceso de piezas elementales. Dado que el aporte de calor es muy localizado, es posible soldar componentes sometidos anteriormente a tratamiento trmico; es un mtodo muy econmico para la produccin de rboles de transmisin compuestos con, por ejemplo, un engranaje cementado en caja en un rbol templado y revenido.Este tipo de soldadura se basa en cinco objetivos que son: Emisin de electrones por efecto termoinico. Aceleracin y colimacin en el nodo. Enfoque magntico y conduccin al objetivo. Absorcin de la energa cintica por parte del metal base y fusin. Solidificacin del metal fundido y establecimiento de la unin.EquiposSe encuentra conformado por: Can de haz de electrones: Es un instrumento para producir y para acelerar electrones. Suministro y control de energa: La unidad adquiere energa de la lnea de servicio y proporciona la corriente del haz y normalmente menos de un amperio. Equipo de movimiento para el can y para el trabajo: se usa para mover la pieza de trabajo, puede ser del todo complejo, oscilando desde un movimiento de un solo eje hasta cinco o ms ejes de movimiento en tres planos y con movimiento rotativo. Cmara de soldadura:debe ser absolutamente a prueba de gas. Este recipiente, el cual se evacua para reducir la presin hasta un alto vaco, debe ser extremadamente fuerte para que no se tritura bajo la presin atmosfrica. Sistema de alineacin y de visualizacin: El sistema ptico est conectado al dispositivo de movimiento de trabajo para lograr una alineacin precisa.ProcedimientosPara obtener un buen soldado es necesario tener en cuenta unas recomendaciones tales como: Preparacin de la junta. Encaje de la junta. Limpieza de las superficies. Fijacin a la mesa de trabajo. Vaciado. Precalentamiento Pos calentamiento. Preparacin de inicio y trmino.Parmetros del proceso: Relacin entre la energa aportada por unidad de long.de soldadura (EM), potencia del haz (Po), veloc. de soldadura, material y espesor de la pieza (e) Velocidad de soldadura: Al incrementar la velocidad de soldadura se producir un efecto opuesto, por ser menor el aporte energtico por unidad de longitud. Tensin de aceleracin: Al incrementarla se reduce el tamao de la huella del haz y produce una zona fundida ms pequea y una soldadura ms estrecha y profunda. Intensidad del haz: Al incrementar la corriente del haz, incrementamos la energa del haz y posibilita una mayor penetracin y una mayor velocidad de soldadura. Dimetro del haz: Para la soldadura de grandes espesores es ms adecuado el uso de un haz muy fino, tambin podemos acceder a zonas muy estrechas y ejecutar uniones de gran precisin. Distancia entre pieza y can: Una distancia de trabajo pequea permite una mayor concentracin del haz sobre la superficie de la pieza. Efecto de la presin en el haz: Slo en valores de presin por debajo de 10 elevado a la 1 Pa podemos alcanzar la mxima efectividad de la produccin de soldaduras relativamente profundas y estrechas.Ventajas. Baja entrada de calor en las partes soldadas; Distorsin mnima; Zona de fusin (MZ) y zona afectada por el calor (HAZ) limitadas; Penetracin profunda de la soldadura de entre 0,05 mm y 200 mm (0,002" a 8") en un solo paso; Alta velocidad de soldadura; Soldadura de todos los metales, incluso metales con alta conductividad trmica; Soldadura de metales con puntos de fusin diferentes; El proceso de vaco se produce en un entorno limpio y reproducible; Proceso de soldadura natural para los materiales que requieren mucho oxgeno como el titanio, el circonio y el niobio; Proceso de mecanizado garantizado para la fiabilidad y reproducibilidad de las condiciones de funcionamiento; Proceso de soldadura rentable para grandes producciones en modo automtico, y En su mayora, las piezas se pueden utilizar en la condicin de soldadura: no se requiere mecanizado secundario. Esta soldadura es valiosa puesto que: Se puede usar para soldar berilio, molibdeno, zirconio, hafnio y otros metales refractarios difciles de soldar por otros mtodos. Tiene la capacidad para hacer soldaduras profundas y angostas en una sola pasada (entre 0.01 - 150mm en acero). Es casi uniforme y muy angosta. El ambiente de vaco evita la formacin de xidos y nitruros. Es de mayor resistencia (hasta 95% de la original). Permite soldar materiales refractarios y metales dismiles.

Limitaciones. La alta relacin de calentamiento restringe e la zona afectada por el calor y hay distorsin mnima y alteracin de las propiedades fsicas. El proceso usa un equipo de alto costo y la cantidad total de calor disponible es pequea. Costo elevado de los equipos. Necesidad de una cmara de vaco. Generacin de rayos X.AplicacinEste procedimiento se aplica sobre todo a los trabajos en serie en piezas de muy alta calidad, constituidas por cobre desoxidado, aceros inoxidables, algunos aceros autotemplables, as como para montajes en pequea escala, e incluso en aleaciones caras a partir de titanio, talio, molibdeno, zirconio, etc. Muy alterables en caliente por la accin del oxgeno y del nitrgeno atmosfricos, siendo cada vez ms utilizados en las industrias aeronuticas, espaciales y nucleares. La soldadura por bombardeo electrnico suele aplicarse a piezas cuya configuracin no permite su unin por otro procedimiento. Es prcticamente la nica capaz de soldar entre s metales muy distintos.Los espesores que pueden ser soldados varan entre 0.05 y 25 mm, pudindose llegar hasta los cien milmetros utilizando instalaciones muy especializadas.Finalmente, a causa del vaco, que acta sobre las piezas durante la operacin de la soldadura, las aleaciones que tengan metales voltiles, como, por ejemplo, los latones, que contienen cinc, no pueden ser soldadas por bombardeo electrnico.

SeguridadEn este tipo de soldadura es necesario tener en cuenta algunos parmetros de seguridad, La proteccin debe ser provista por el diseo del equipo, su distribucin y medidas de seguridad para protegerse de: Altos voltajes que generan el haz de electrones. El haz mismo (y la luz emanada por el metal fundido). Los rayos X producidos por el impacto del haz sobre la superficie de la pieza.