電子束PIKA面加工裝置EBM 「PF100S/PF300S」是一款將模具及醫療領域、丙烯製樹脂製品、鈦製品、陶瓷製品等作為對象,通過電子束照射進行表面改質的裝置,透過電子束不斷照射的過程中反覆熔解與凝固,可有效節省拋光時間,無需熟練操作人員的經驗,也能在極短時間內得到平滑的加工面

  如下例所示,先使用放電技術把表面加工到0.8 μmRa; 然後分別使用傳統的手工打磨加工和電子束加工,要求需加工到0.15 μmRa表面粗糙度,對兩者使用的時間進行了比較;實際實作結果採用電子束的加工方式,加工總時間縮小了一半。

產品資訊

▼工廠常見困擾

手工研磨表面,費時又費工
手工研磨表面,
費時又費工

手工研磨費工費時,
人事成本高;
急件易有延遲,
導致毛利降低。

師傅水準不一,技術缺乏穩定性
師傅水準不一,
技術缺乏穩定性

老師傅技術程度不一,
產品水準較難控制。

銳角拋光,手工易產生圓角
銳角拋光,
手工易產生圓角

高光面銳角產品,
人工打磨拋光
容易產成圓角。

複雜面不易加工,加工時間長
複雜面不易加工,
加工時間長

複雜面手工拋光不易,
花費時間長,
技術門檻高。

模具表面光度不佳,易產生鏽斑
模具表面面粗度不佳,
易產生鏽斑

模具表面面粗度不足,
無法成形透明件,
須做去鏽處理。

表面光度差,不易脫模/產品脫模刮傷(良率下降)
表面面粗度差,不易脫模/產品脫模刮傷
(良率下降)

表面精度不平整、
細微孔洞易藏污垢;
脫模易造成
表面細微刮痕與拉模。

▼EBM-特色

電子束照射特性

  EBM照射程序是一種脈衝工藝,加熱/冷卻循環通常在10μs 以內發生,採用重複照射工藝條件可以使照射面逐漸達到精加工效果,沿著整個金屬表面反覆進行照射後,就可以獲得光滑的金屬表面品質。
  多次照射並不會產生過大的重熔/再結晶區域,適合應用於複雜結構的拋光製程,可保有工件的加工精密表面輪廓

直徑60mm直接照射,節省手工打磨時間

  電子束金屬表面拋光技術將電子束不聚焦而使其極大面積化,藉由大面積化降低單位面積電能密度,與金屬材料表面相互作用時,能量轉化效率將提升70%~80%,可將拋光加工時間大幅降低,而且能使品質獲得提升

表面改質,硬度提升

EBM照射時會在腔體佈滿氮氣,並藉由高電壓激發用高速電子撞擊金屬離子,碰撞產生高溫激發化學反應,使得腔體的N和Cr發生結合,在表面形成一個CrN薄膜,這可成為抗氧化層防止金屬生鏽,也同時完成金屬氮化處理,強化金屬表面硬度。

提升表面面粗度/硬度/防鏽

高速電子撞擊金屬離子使表面產生化學反應,使得腔體中的N和金屬中的元素進行結合,通常這層薄膜厚度約3微米上下,起因於高速電子能夠穿透金屬的深度約在3微米上下,因為電子遠小於原子核,所以會被原子核阻攔住,無法再更深入內部。

側面精電子束照射後溶融關係

由於電子束受到磁場控制的影響,會以螺旋的方式進行移動,因此由上往下運行中,會伴隨著螺旋軌跡撞擊金屬側壁,這也是側壁可形成保護薄膜的原因,但是也隨著深度越深能量會不斷消耗遞減,所以通常超過15mm後就屬無效做工了。

減少手工打磨時間

手工打磨:雙面加工約需100小時。
EB加工:雙面加工所需時間約2小時。

改善耐腐蝕性、防水性
(放電+EB加工)

面粗糙度的提高。
沖壓模具表面更加平滑,減少碎屑堵塞的次數。
塑料模具成型品的離型得到提​​高,縮短成型所需的時間。

有效抑制模垢產生,減少模具保養次數

手工打磨問題點:
1. 精度無法掌握、離形不佳
2. 模具髒汙轉印,在成品上造成NG
3. 須頻繁清潔/保養模具

提升表面面粗度(放電加工面)

製程會使用放電加工,通常特徵相對比較複雜和細緻,因此如果後續要進行手工研磨就取決於造型幾何議題了。所以如選擇EBM加工,就可更快速達成表面拋光的成效。

提升表面面粗度(研磨加工面)

EBM也可搭配拋光製程讓整個拋光時間大幅縮短,可以先拋光然後再EBM,或是先EBM然後再精拋,來達成預期的表面粗糙度。

提升表面面粗度(切削加工面)

金屬加工時會在金屬表面留下刀痕,透過EBM的加工特性,可將表面刀痕融熔消除,但刀痕過大時效果就不顯著。

▼EBM-效益

提升表面光度
提升表面面粗度
提升防鏽/耐腐性
提升防鏽/耐腐性
可加工不規則模具
可加工不規則模具
減少手工打磨時間
減少手工打磨時間

▼EBM-優勢

  • 傳統手磨拋光有技術傳承問題,人工速度較慢,一致性不高,失誤時就須重新拋光。
  • 高速電子或電子束由電子槍發射出來,在加速電壓的作用下,速度高達光速的2/3。
  • 目前電子束加速電壓達150KV,輸出功率為150KW,這些參數是激光器(雷射)所無法比擬的。
  • 功率密度高、控制靈活、重複性良好,能夠精確控制表面溫度與穿透深度
  • 在真空條件下進行,對金屬保護相當良好,可獲得較高的結合力與性能,從而保證質量。
  • 提高材料表面硬度增強耐磨性強化耐腐蝕性能,從而延長金屬的使用壽命

▼EBM-實際應用

錐齒輪提升壽命
錐齒輪提升壽命

複雜面手工拋光不易,
花費時間長,技術門檻高。

水晶球外觀件模具
水晶球外觀件模具

模具表面面粗度不足,
無法成形透明件,
須做去鏽處理。

 微型連接器
微型連接器

製作微細連接器模具,
無需手工拋光;
實踐成型品品質提升,
可縮短交期

加工材質:SKD11
加工時間:8分鐘

 貝殼形狀加工
貝殼形狀加工

提高表面面粗度,
節省手工拋光時間

加工材質:超硬合金
加工時間:8分鐘

陶瓷加工
陶瓷加工

加⼯後表⾯硬度提升40%
摩擦係數減少50%,
色澤呈黑豔色。

加工材質:陶瓷
加工時間:9分鐘(單面)

 水割加工面
水割加工面

提高表面面粗度,
節省手工拋光時間

加工材質:NOGA
加工時間:14分鐘

▼EBM-規格

▼EBM-常見問題

型創與Sodick原廠長期合作

  型創多年深耕於橡塑膠產業,專門解決生產的疑難雜症,確切理解工廠困擾,並且進行問題解析,進而建議合適的解決方案。
  型創和SODICK已建立長期合作關係,後採購台灣第一台EBM設備,在台灣進行推廣測試服務,協助工廠釐清方案效用,並且協助工廠估算ROI,例如:黏膜停機清理將損失多少稼動產值、人力耗損、品質耗損等,協助確認工廠投資是否達到一定效益。
  並有鑑於此,SODICK和型創建立聯合解決方案,以便於更有效率的解決工廠面臨的問題。

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