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Fügetechnik (Fach) / Strahlschweißen (Lektion)
- HYDRA – Verfahrensvarianten Laserstrahlschweißen und 2 MSG-Prozesse Figure 16 Hybrid Hydra Hydra-I (schleppend) Hydra-I-neutral Hydra-I-stechend Vorteile: Ideale Anpassung an vorgegebene Nahtvorbereitungen Höherer Füllgrad bei geringere Streckenenergie / höherer Schweißgeschwindigkeit Geringerer Verzug
- Elektronenstrahlschweißen – Klassifizierung von Anlagen zum Elektronenstrahlschweißen nach Beschleunigungsspannung- Hochspannungsanlage (UB = 150 kV)- Niederspannungsanlage (UB = 60 kV) nach Arbeitsdruck- Hochvakuumanlage- Feinvakuumanlage- Atmosphärenanlage nach Anlagenkonzept- Universalanlage- Taktanlage- Durchlaufanlage- Schweißen mit lokalem Vakuum- Anlage mit mobilem Vakuum- Mikro- und Feinschweißanlage
- Elektronenstrahlschweißen – Klassifizierung nach der Beschleunigungsspannung Hochspannung vs Niederspannung Hochspannung 150 KV+ Bessere Fokussierbarkeit+ Höhere Schweißgeschwindigkeit- Auskleidung mit Blei von Kammer und Generator zum Schutz vor RöntgenstrahlungNiederspannung 60 KV+ Gehäusewanddicke in der Regel ausreichend zum Schutz vor der entstehenden Röntgenstrahlung
- Elektronenstrahlschweißen – Klassifizierung nach Arbeitsdruck Auf dem Wege vom Strahlgenerator zum Werkstück hat die Menge der Luftmoleküle, mit den der Elektronenstrahl kollidieren kann Einfluss auf die Energieverteilung am Werkstück. Hochvakuum Im Hochvakuum sind nur sehr wenig Luftmoleküle vorhanden=> der Strahl erreicht daher fast unbeeinflusst das Werkstück=> was eine gute Fokussierbarkeit und hohe Energiedichte mit sich bringt, die gut zum Tiefschweißen geeignet ist. überwiegend dickwandige Werkstücke und auch Werkstücke aus reaktiven Werkstoffen verschweißt. (Kaum Sauerstoff vorhanden, der den Werkstoff oxidieren könnte) relativ lange Pumpzeiten und/oder sehr leistungsfähige Pumpen benötigt, was einen erheblichen Kosten und Zeitfaktor bedeutet. Feinvakuum Die größere Menge an Luftmolekülen führt jedoch zu einer größeren Streuung des Strahles, Fokussierbarkeit und Energiedichte sind in der Folge geringer. In der Regel vergleichsweise dünne Bleche im Wärmeleitungsverfahren verarbeitet. Atmosphäre Beim Schweißen an Atmosphäre (oder Non-Vac-Schweißen) wird der Elektronenstrahl über ein Druckstufensystem aus dem Vakuum, das für seine Erzeugung benötigt wird, an den normalen Umgebungsdruck herausgeführt, wo er stark gestreut wird. (zur Verringerung dieses Effekts wird die Schweißstelle stark mit Helium gespült). Es entsteht ein elektronenstrahl mit sehr weicher Energieverteilung (ähnlich einem WIG-Lichtbogen) mit dem in geringem Abstand von der Düse im Wärmeleitungsverfahren geschweißt werden kann. Es werden sehr hohe Schweißgeschwindigkeiten erreicht. Da der Einschlag der Elektronen in der Lage ist, auch festsitzende Oxidhäute zu zerstören, wird es vor allem für die Verarbeitung von Aluminiumle-gierungen genutzt.
- Elektronenstrahlschweißen – Nachteile des Elektronenstrahlschweißens im Vakuum elektrische Leitfähigkeit der Werkstücke erforderlich hohe Abkühlgeschwindigkeiten => Aufhärtungsgefahr, Gefahr der Rissbildung hohe Anforderungen an die zu fügenden Oberflächen Strahlablenkung durch Magnetfelder Entstehung von Röntgenstrahlung Bauteilgröße durch Vakuumkammer begrenzt relativ hohe Investitionskosten an Atmosphäre Entstehung von Röntgenstrahlung begrenzte Blechdicke (max. 25 mm) hohe Investitionskosten geringer Arbeitsabstand
- Elektronenstrahlschweißen – Universalanlage Universalanlagen bestehen aus einer mehr oder weniger großen evakuierbaren Kammer, die eine oder mehrere Achsen zur Werkstückhandhabung enthält und an die der Strahlerzeuger angeflanscht ist. Der Arbeitsablauf durchläuft immer dieselben Schritte: Beladen, Evakuieren, Schweißen, Belüften, Entladen. Je nach Absaugleistung der Pumpen und geforderter Güte des Vakuums ergeben sich so relativ große unproduktive Anteile an Nebenzeiten, die die Wirtschaftlichkeit einschränken. Großer Vorteil einer Universalanlage ist jedoch ihre universelle Einsetzbarkeit. Je nach eingebauter Werkstückhandhabung können unterschiedlichste Werkstücke verschweißt werden. Universalanlagen werden daher gerne für kleine Losgrößen bis hinunter zur Einzelteilfertigung verwendet.
- Elektronenstrahlschweißen – Durchlaufanlage Durchlaufanlagen werden zur kontinuierlichen Schweißung bandförmiger Werkstücke (z. B. Werkzeugstahlbänder beidseitig an ein Trägerband zur Produktion von Bandsägeblättern) genutzt. Rohbänder als auch das fertige Produkt werden durch Mehrkammer-Druckstufensysteme in die auf Arbeitsdruck gehaltene Arbeitskammer zu- bzw. abgeführt, in der kontinuierlich der Schweißprozess abläuft. Durchlaufanlagen sind in der Regel auf ein Produkt oder einen Produkttyp hin optimiert und nur mit erheblichem Zeitaufwand umzurüsten. Die sehr hohe Produktivität solcher Anlagen rechtfertigt die vergleichsweise hohen Investitionskosten.
- Elektronenstrahlschweißen – Anwendungsbeispiele im Mikrobereich und Die Stärken des Mikroelektronenstrahlschweißens Derzeit hat das Verfahren im Mikrobereich noch größtenteils experimentellen Charakter undfindet noch keine breite industrielle Anwendung. Die Stärken des Mikroelektronenstrahlschweißens liegen in folgenden Bereichen: Das Vakuum stellt neben einer hochreinen Arbeitsumgebung auch eine „Schutzgasatmosphäre“ dar. Der Elektronenstrahl kann sehr schnell zwischen verschiedenen Fügezonen abgelenkt werden und quasi simultan schweißen. Das Verfahren ermöglicht das Schweißen unzähliger Werkstoffkombinationen, insbesondere von hoch sauerstoffaffinen und –refraktären Werkstoffen. Der Elektronenstrahl kann gleichzeitig als Analysewerkzeug und zur Qualitätskontrolle eingesetzt werden.
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