科技名词 | 什么是电子束自由成形制造？

电子束自由成形制造

electron beam freeform fabrication，EBF

定义：一种采用电子束作为热源，应用离轴金属丝建造零件的工艺。采用该增材制造工艺制造的近净成形零件需求经过减材工艺中止后续的精加工。

学科：机械工程_机械制造工艺与设备_近净成形与快速制造

相关词：电子束 电弧增材制造 激光增材制造

图片来源：视觉中国

【延伸阅读】

电子束自由成形制造是一种金属增材制造方式。它分离了增材制造技术与电子束焊接技术，前者将零件模型分层切片规划途径，后者提供热源凝结金属。高能电子束在真空室中轰击金属基材或堆积层名义，动能就会转化为热能，凝结部分的金属而构成熔池，同时凝结由送丝装置送来的金属丝材构成熔滴，金属基材依照规划的途径移动，熔滴不时滴入新的熔池，冷却凝固后即得到新的堆积层，如此层层堆积直至零件最终成形。

与激光、电弧等其他相似原理的增材制造技术相比，电子束增材制造有其共同的优点。首先是效率高，电子束能够完成数十千瓦的大功率输出，抵达很高的堆积速率（15kg/h），关于大型金属结构的成形有着十分明显的速度优势；其次是高真空，整个制造过程都在真空环境下中止，能够有效地避免金属氧化，十分适用于钛、铝等生动金属的加工制造；最后是质量好，电子束因其功率更高，构成的熔池也更深，能够有效地消弭层间未熔合现象，得到的金属零件的力学性能更好。

电子束增材制造也有其缺乏之处。例如，高真空固然有利于生动金属的加工制造，但也必须另外搭建真空系统，造价昂扬。此外，它的制造精度低（1mm），零件还需求进一步精加工，不适用于高度复杂并无法再加工的零件。

2002年，美国NASA兰利研讨中心研制出了电子束自由成形制造设备，同时期的美国西亚基（Sciaky）公司也努力于大型航空金属零件的电子束制造。国内则是由中国中航625所（中航工业北京航空制造工程研讨所）于2006年开端了技术研发工作，并开发了国内首款设备，制造了大量钛合金零件并胜利应用于飞机结构上。大大节约了制造时间，也大幅降低了资料成本。