Electron Beam アーカイブ - Cambridge Vacuum Engineering

EVFLOW：EV接続の強化

Evflowは、バッテリー、インバーター、モーターなど、電気自動車 (EV)のパワートレイン部品を製造するための電子ビーム溶接機です。

電子ビーム溶接は非常に安定したプロセスで、強力で高品質な溶接を実現します。

可動部がなく電磁気的にビームを偏向させることができるため、この用途ではレーザー溶接よりも大幅な高速化が可能です。これにより機械式のレーザーミラーよりも高速で動かすことができます。

また、電磁集束コイルを使い、電子ビームの焦点位置をダイナミックに高速で変更することも可能です。これにより部品や溶接ヘッドを機械的に動かす必要なく、電子ビームで非常に広い範囲を加工できます。

電子ビームの焦点深度は、一般的にレーザーよりも深くなります。このため、電子ビーム溶接は、反射率の問題がない上に、部品のズレに対する許容範囲が広く、量産技術としての信頼性が高くなります。

さらに、銅などの金属にはレーザーと違って電子ビームの反射がないため、より強い熱量が発生します。その結果、ヘアピンのような重要な部分には、熱を吸収するための材料が少なくて済むようになりました。

真空チャンバー内で溶接を行うため、スパッタが少なく、非常に安定した溶接が可能です。

生産用エフフロー装置

バスバー電池の溶接

EVパワートレイン部品の製造

電子ビームカラム

高速ビームフォーカス

ダイナミックガンカラム軸上非点収差補正装置

高速ワイドレンジ偏向

高速かつ広範囲の偏向が可能な電子ビームカラム

標準的な電池の溶接時間

	セル1個の溶接時間（4か所の溶接）	電池パック1個の製造所要時間
代表的な抵抗溶接	4 秒	12,000 秒
代表的なレーザー溶接	0.42 秒	1,260 秒
電子ビームでの実証速度	0.063 秒	189 秒
想定される電子ビームでの展開	0.025 秒	75 秒

モーターステーターの溶接

銅ヘアピン溶接

機械装置、機能、およびオプション

標準機器

溶接パターンを応用したファンクションジェネレーター
接加熱式カソード
別置ポンプ式ガンカラム（ターボ分子）
フィラメントアライメント治具
高画質HDMIカメラ、調整可能な照準線とビデオ機能付き
産業用PLC
全自動真空システム
PCベースのHMI、レシピ保存およびデータロギング機能付き
遠隔診断用eWonイーサネットハブ
空調付電気キャビネット

ツールオプション

カスタム工具
インデックスカルーセル
電動ガンスライド
XYテーブル

高度機能

自動フォーカスおよびアライメント
後方散乱電子を用いた自動関節検出器とイメージング
CNC制御
ドライ真空ポンプ
マイラーフィルムプロテクター
循環式ウォーターチラー
ビームスプリッティングを含む特殊ビーム機能
高速ビームフォーカス
ダイナミックガンカラム軸上非点収差補正装置
高速ワイドレンジ偏向
入力電力の低減

Ebflow: 局所真空電子ビーム溶接装置

圧力容器、海洋、重工業などの大型構造物の製作において、生産性の高い溶接は経済性を左右する重要な要素です。

電子ビーム溶接は、大型で重い壁構造物の製作において、生産性の向上、再現性、精度の面で大きなメリットをもたらします。

Ebflowは、現地に持ち運んで操作できる局所真空電子ビーム溶接システムで、インチャンバー溶接機では対応できない大型の部品にも適用することができ、鉄鋼（炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、チタンなど、鉄系と非鉄系）構造物において、大きさの制約なしに電子ビーム溶接のあらゆる利点を享受できます。

Ebflowは、従来のサブマージアーク溶接に比べ、20〜30倍の高速溶接が可能です。150 mm厚の鋼材で毎分200 mmを実現でき、これまでで最も高速な厚肉溶接を可能にしました。

厚肉溶接を効果的に行うための革新とデザイン

EBFLOWシステムハイライト

必要な場所だけに局所真空を作りそれを維持
溶接直後の検査が可能
低歪みで溶接品質と信頼性を向上
必要な溶接準備と開先は最小限 – 「端から端まで」溶接
カーボンフットプリント、品質、経済性、生産性の大幅な向上に貢献
スライド式シールと精密なハンドリングシステムにより、様々な寸法のワークに対して迅速なセットアップと溶接前作業が可能に
溶接消耗品は不要（フィラーワイヤー不要 – 自溶）
予熱なしの溶接が可能

Ebflowの原理

スライド式シールと精密なハンドリングにより、大型ワークの長手方向および円周方向の溶接を高速で行うことができます。厚肉溶接に最適な低バキュームで、厚肉溶接の高速化を実現しました。

フィラーワイヤー不要のため、自生溶接となり、熱処理を施して母材と区別がつかないような溶接を行うことができます。

Ebflowの差動ポンプとRF加熱式ダイオードガンにより、ローカル真空圧約1 mbar（高真空は5×10^-1～1×10-¹ mbar）での運用が可能です。

Ebflowシステムのヘッド部には精密ハンドリング機構があり、円形トラックなどにフレキシブルに搭載することができます。

また、システムの溶接ヘッド周辺にある局所シールが低真空を生み出します。CVEは、溶接部の背面のボックスシールを提供しています。

大型ワークの縦方向および円周方向の高速溶接が可能です。Ebflowの局所真空特性は、特に大型の管状厚肉材料に適しています。

Ebflowの仕組みの詳細については、技術資料をダウンロードしてご覧ください。

各種産業での活用

Ebflowは、石油・ガス、原子力発電、造船など、幅広い産業分野で応用されている汎用性の高いシステムです。

矢印型スライダーをクリックすると、応用の概要が表示されます。

石油・ガス分野

アンカーパイル
パイルおよびフォロワー
Jチューブおよびケーソン
立ち上がりクランプ
浮揚タンク、および浮力チューブ
ノード、コーン、ブレースなどのモジュールサポートフレーム
ノード、コラム、型鋼などのモジュールフレームワーク
フレアブーム
マニホールドや生産システムサポートなどの海底構造物
熱交換器（直接冷却塔、間接シェルおよびチューブ／プレート）

原子力分野

従来型、小型モジュール炉（SMR）、マイクロモジュール炉 (MMR) 用圧力容器の製造
関連する圧力保持部品や構造部品

造船分野

モジュール接合
船殻
デッキ
タンク
船体構造
隔壁

土木工学分野

平板
板材・棒材
長尺製品のオープンセクション（I型及びH型汎用ビーム、コラムなど）
構造用中空体
プレートガーダー

洋上再生可能エネルギー

モノパイル
ジャケット構造（ノード、コーン、ブレース、レッグ、導体フレームなど）

圧力容器

プロセス容器（カラム、リアクター、セパレーター、ドラム缶など）
熱交換器（直接冷却塔、間接シェルおよびチューブ、またはプレート）
貯蔵タンク

その他の応用分野

建設一般
土工機器
エンジニアリングおよび機械
鉱業および採石
タービン発電機
トンネル掘削機

Ebflowのメリット

Ebflowは従来のアーク溶接に比べ、20～30倍の高速溶接が可能であり、生産性を飛躍的に向上させることができます。

また、従来のアーク溶接に比べて消費電力が少ないため、二酸化炭素排出量も削減できます。

またその他にも、低入熱溶接が可能なため歪みが少なく、品質を確保でき、溶接後すぐに非破壊検査ができるため、製造工程を短縮し、コストダウンにつながるなど、さまざまな利点があります。加えて、以下の利点もご覧ください。。

1. カーボンフットプリントの削減

1 mの溶接で消費されるエネルギーは、標準的なサブマージアーク溶接に比べ、Ebflowを使用することで75%も削減されます。これに加えて、次のようなメリットがあります。

輸送・設置コストの削減
フィラー、チャンバー、関連するポンプ設備は不要
予熱不要
設置と取り外しの作業不要

2. 高い生産性

溶接後熱処理 (PWHT)により金属学的に母材と区別がつかないような溶接部を作ることができ、1回の鍛造の代わりに溶接部品を使用することができるようになります。またEbflowは他の生産性向上にも寄与しています。

製造時間の短縮
オンサイト溶接機能
溶接継手の開先が不要
あらゆるサイズのものも溶接できる柔軟性
予熱不要
設置、退避、取り外しの作業不要
溶接後の即時検査が可能
1回での溶接

3. 経済性の向上

1メートルの溶接で消費されるエネルギーは、Ebflowを使用することで標準的なサブマージアーク溶接 (SAW)プロセスと比較して75％削減されます。これに加えて、次のようなメリットがあります。

運転資金負担の軽減
人件費削減
チャンバー、関連するポンプ設備は不要
輸送費削減
フィラー不要 – 消耗品コストの削減
工場面積の削減

4. 高品質

Ebflowは、連続的に正確で高品質な溶接を実現し、残留応力を局限します。溶接部は金属学的に母材と区別がつかず、歪みも最小です。

ギャラリー

以下のギャラリーでは、溶接断面図とサイトでのシステム設置イメージを紹介しています。

Single pass Ebflow weld in S355 carbon steel.

Ebflow system with run-out platform and sample component in-situ.

Traditional submerged arc weld (left) next to a single next to a single pass Ebflow weld (right) in 80mm thick carbon steel.

Ebflow welding head with local vacuum.

Full penetration single pass Ebflow welds in 80mm thick carbon steel (left), 40mm thick titanium (middle), and 75mm thick stainless steel (right).

60mm stainless steel welded sample.

The UK’s first micro-modular reactor (MMR) welded using an Ebflow system.

An Ebflow system installed on-site at Cammell Laird Shipyard in Birkenhead, UK.

ストリップおよびバッチ式電子ビーム溶接機

連続ストリップ溶接機およびバッチ溶接機は、大量生産バッチや、2、3種類の異種金属の接合に適しています。

バッチ式または連続式ストリップ溶接機では、個々の部品ではなく連続したストリップを溶接することができ、人件費や材料費を削減することができます。

代表的な部品には以下のようなものがあります。

メタルストリップ
センサー
リレー

このプロセスは多くの産業で使用されています。

バッチモデル

バッチ式は高効率で、2、3種類の異種金属の溶接に適しています。

仕様

標準機器

高度機能およびツールオプション