Vorteile und Wirtschaftlichkeit der Elektronenstrahltechnik

Hohe Präzision und genaue Reproduzierbarkeit

Die Konstanz des kleinen Strahldurchmessers im Fokus ist die Grundlage der hohen geometrischen Präzision. Fast alle Parameter werden elektronisch gesteuert und können einfach an veränderte Aufgaben angepasst werden, woraus sich eine hervorragende Reproduzierbarkeit der Ergebnisse aus Anwendungen ergibt.

Die Wirtschaftlichkeit der Elektronenstrahltechnik

Hoher Wirkungsgrad
Hohe Arbeitsgeschwindigkeiten
Minimaler Wärmeeintrag
Berührungslose Arbeitsweise

Kosteneinsparung

Mehr Auswahl bei Werkstoffen
Vermeidung von Richt- und Nacharbeiten durch minimalen Verzug
Integration in Fertigungslinien
Kein Schweißzusatzmaterial und Schutzgas
Neue Wege in Konstruktion und Fertigungsplanung: Verbesserungen bei bestehenden und Realisation völlig neuer Produkte

EB Schweissverfahren

Die Vorteile des EB-Schweißverfahrens im Detail

Mit dem Elektronenstrahlschweißen werden metallische Werkstoffe verbunden. Eine sehr schlanke Nahtform mit schmalen Wärmeeinflusszonen minimiert dabei den Energieeintrag und den Verzug in Werkstücken. Teile die Verzugsempfindlich sind oder Baugruppen mit einem hohen mechanischen Anarbeitungsgrad können durch geringen Winkelverzug und minimaler Querschrumpfung mit dem EB-Schweißverfahren schonend verbunden werden.

Hinzu kommt die Tatsache, dass das Elektronenstrahlschweißen von allen Schmelzschweißverfahren die niedrigste Streckenenergie erzeugt und den besten elektrischen Wirkungsgrad hat.

EB-Schweißen ist vielfältig, die Anwendungsbereiche reichen vom Verschweißen von Folien bis hin zu großen Werkstücken mit über 200 mm Wandstärke. Sogar diese tiefen Schweißnähte können ohne Schweißzusatzmaterial in nur einem Arbeitsgang gefertigt werden. Hierbei kommt es zum sogenannten Tiefschweißeffekt - der Elektronenstrahl koppelt die Wärme über die gesamte Schweißtiefe ein. Der Anteil absorbierter Energie liegt beim EB-Schweißen im Bereich von 90 bis 95 %, die Energie der aufprallenden Elektronen wird durch die Wechselwirkung mit den Metallatomen direkt in Wärme gewandelt und die Schweißgeschwindigkeit wird nicht durch das Wärmeleitvermögen der Werkstoffe begrenzt.

Mittels elektromagnetischer Spulen wird der Elektronenstrahl trägheitslos abgelenkt und fokussiert. Deshalb sind durch trägheitsloses Pendeln des Strahls auch weniger geeignete Werkstoffe schweißbar. Durch den variablen Schweißabstand lassen sich verschiedenste Werkstückformen schweißen.

Aufgrund der extrem schnellen Strahlablenkung sind weitere Anwendungen vorstellbar, die sich mit anderen Verfahren nur schwer oder gar nicht durchführen lassen. So wäre es z.B. möglich in einem Durchgang mit dem Elektronenstrahl im Vorlauf die Nahtfuge zu lokalisieren, mit den Korrekturwerten das Werkstück zu schweißen und im Nachlauf die Naht durch Glättung der Oberraupe kosmetisch zu behandeln. Auch ein „simultanes" Elektronenstrahlschweißen an mehreren Stellen eines geeigneten Werkstücks kann ausgeführt werden: Hier wird der Elektronenstrahl durch das schnelle Ablenksystem (EBO Jump) innerhalb von Sekundenbruchteilen abwechselnd von einer Position zur nächsten gelenkt und setzt dann die erste Schweißung fort, bevor die Dampfkapillare an dieser Stelle einbricht. Auch das Vorwärmen des Werkstückes kann parallel zur Schweißung durchgeführt werden.

Die hohe Leistungsdichte beim Elektronenstrahlschweißen im Vakuum bietet eine Reihe von Vorteilen:

Überdurchschnittlich schmale Nähte
Eng begrenzte und anlauffarbenfreie Wärmeeinflusszonen
Große Schweißtiefen
Hohe Schweißgeschwindigkeiten
Exakte Reproduzierbarkeit der Schweißungen
Konstante Qualität

Das konventionelle Schweißen von reaktiven Materialien, wie z.B. Titan erfolgt unter einer kostenintensiven Schutzgasatmosphäre. Beim Elektronenstrahlschweißen werden im Vakuum der Arbeitskammer einer Elektronenstrahlschweißmaschine bei einem Druck von 5 x 10^-4 mbar hervorragende metallurgische Ergebnisse erzielt.

Wenn die Konstruktion der mechanischen Bauteile den Möglichkeiten und Freiheiten des EB-Schweißverfahrens angepasst ist, eröffnet dieses Verfahren der Elektronenstrahltechnik große Vorteile in der im Automobilbau und in vielen anderen Bereichen der modernen Industrie.