Výsledky působení elektronového svazku

Problematika ovlivnění mechanických nebo metalurgických vlastností nejrůznějších materiálů tepelnými účinky elektronového svazku je velmi široká, ale na tomto místě se jí nebudeme zabývat. Zde si všimneme jen otázky tvaru a rozměrů.

Podle daných podmínek a volby parametrů můžeme měnit výsledný účinek svazku, tj.tvar a rozměry oblasti působením svazku ovlivněné, v širokých mezích. Ovlivněná změnou struktury je především ta část, která prošla změnou skupenství. Její nejbližší okolí mohlo být přitom ovlivněno tepelně v důsledku zahřátí vedením tepla od roztavené oblasti.

Problematika ovlivnění mechanických nebo metalurgických vlastností nejrůznějších materiálů tepelnými účinky elektronového svazku je velmi široká, ale na tomto místě se jí nebudeme zabývat. Zde si všimneme jen otázky tvaru a rozměrů.

Podle daných podmínek a volby parametrů můžeme měnit výsledný účinek svazku, tj.tvar a rozměry oblasti působením svazku ovlivněné, v širokých mezích. Ovlivněná změnou struktury je především ta část, která prošla změnou skupenství. Její nejbližší okolí mohlo být přitom ovlivněno tepelně v důsledku zahřátí vedením tepla od roztavené oblasti. Ta může mít různý tvar a rozměry, v závislosti na celkovém výkonu svazku, jeho plošném rozložení, době působení a vlastnostech materiálu. Několik možných případů ukazuje obr. 1.

Obr. 1: Tvary oblasti přetavené elektronovým svazkem.Obr. 1: Tvary oblasti přetavené elektronovým svazkem.

Při malé plošné hustotě výkonu nebo krátké době působení může dojít jen k tepelnému ovlivnění tenké povrchové vrstvy bez jejího roztavení, podle obr. a). S rostoucím výkonem, jeho plošnou hustotou a dobou působení se zvětšuje hloubka tepelně ovlivněné oblasti. S prodlužováním doby působení se bude uplatňovat více i vliv vedení tepla. Vyšší výkon a vyšší jeho plošná hustota povedou k tavení materiálu a k rozšiřování a prohlubování této oblasti (obr. b až e).

Při výkonu převyšujícím hodnotu nutnou k protavení celé tloušťky materiálu může být roztavený materiál z části vytlačen ve směru působení svazku, jak ukazuje obrázek f). Výsledek působení elektronového svazku ve vakuu závisí ovšem také na vlastnostech materiálu, především na tlaku jeho nasycených par. U některých látek je tak vysoký, že již při teplotě tání přechází do plynného skupenství (sublimují). Takové materiály ovšem nelze elektronovým svazkem ve vakuu svařovat. Patří mezi ně např. křemenné sklo, ale také zinek a hořčík . Tato jejich vlastnost, při svařování nežádoucí, se projeví i ve slitinách s jinými kovy, zvláště výrazně např. u mosazi. Otázkou svařitelnosti různých materiálů se budeme podrobněji zabývat na jiném místě.