빔 편향 및 진동 > 기술 및 AS상담

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전자빔은 음전하 입자로 구성되어 있어 전기장과 자기장에 의해 정상 축에서 여러 방식으로 편향될 수 있습니다. 가능한 편향 유형은 다음과 같습니다.

- 정적 편향 (Static deflection)
- 동적 주기적 빔 편향 (빔 진동이라고도 함)
- 동적 비주기적 빔 편향

코일에 직류 전류가 흐르면, 전자빔은 특정 각도로 정적으로 편향됩니다. 정적 빔 편향은 T형 맞대기 용접을 정상 위치에서 수행할 때 필요합니다. 편향 각도 ß는 편향 전류 IK(코일에 흐르는 전류)를 조정하여 설정됩니다. 일반적으로 최대 편향 각도 ß는 약 ±5°이며, 이는 빔 조사 지점에서의 왜곡 증가보다는 광학 관찰 시스템의 시야에 의해 제한됩니다.
주기적으로 변화하는 교류 전류를 사용하면 전자빔을 동적으로 편향시킬 수 있습니다. 이 과정은 관성 없이 모든 방향, 형태, 그리고 용접에 필요한 주파수로 조절될 수 있습니다.

빔 진동은 소규모 진폭과 고주파수에서 수행될 때 특히 효과적이며, 이는 용융과 응고 과정에 유익한 영향을 미쳐 용접 품질을 개선하는 데 일반적으로 유용한 방법입니다.
빔 진동은 키홀의 크기를 증가시켜 용융 영역이 붕괴되는 것을 방지하고, 부분 관통 용접에서 뿌리에 공극이 갇히는 것을 줄여줍니다. 또한 진동하는 전자빔은 일반적으로 용융 영역의 크기를 증가시키며, 가스 기공이 용접 풀에서 상승해 빠져나갈 수 있도록 도와줍니다.

또한, 빔 진동은 용융 영역의 역학적 거동에 영향을 주어 용접 뿌리가 떨어지는 현상을 방지하고, 용접 비드 상부가 언더컷 없이 부드럽게 응고되도록 합니다. 진폭이 높고 주파수가 낮은 진동을 적절히 사용하면 축 방향 원주 이음 용접도 가능하지만, 용접 두께가 크고 빔 편향 각도가 클 경우 용융 결함의 위험을 고려해야 합니다.

이러한 원주 용접의 경우, 전자빔의 원형 진동 패턴에서 발생하는 반지름 오차는 반드시 0.25% 이하로 유지되어야 합니다.

특히 언급해야 할 빔 편향의 또 다른 유형은 매우 두꺼운 작업물을 용접하기 위한 튤립 형상의 이음 기법으로 이어진 방식입니다. 이 작업에서는 전자빔이 가로 방향으로 진동되며, 동시에 빔 전류가 다양한 방식으로 변조됩니다.

이러한 빔 출력 분포를 통해 용융 영역의 더 깊은 부분에서 이음 폭을 제어할 수 있어, 뿌리 부분이 얇은 작업물과 마찬가지로 문제없이 응고됩니다. 이 경우, 넓은 상부(컵)와 좁은 하부(줄기)를 가진 튤립 형상의 용융 영역이 형성됩니다. 여기서 튤립 이음 기법이라는 용어는 이름이 비슷한 용접 이음 준비 방법과는 관련이 없습니다.

정확히 어떤 유형의 편향, 주파수, 그리고 진폭이 언급된 결과를 만들어낼지는 일련의 시험 용접을 통해서만 결정될 수 있습니다. 그 이유는 공정에 영향을 미치는 다양한 요인 때문입니다. 예를 들어, 고체 및 액체 상태에서의 재료 특성(용융 금속의 점도), 용접 속도, 재료 두께, 용융 영역의 깊이, 출력 밀도 및 분포 등이 이러한 요인에 포함됩니다.

따라서 원주 이음 용접에서 초기 예열의 중첩과 용접 종료 시 용융 깊이의 점진적 감소는 진동 매개변수와 설정을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.