Schweißen ist eine unlösbare Verbindung von Metallbauteilen unter Anwendung von Wärme und/oder Druck. Oft werden hierzu auch Schweißhilfsstoffe wie Gase, Schweißpulver oder Pasten verwendet. Welches unter den vielen Schweißverfahren gewählt wird, hängt von den Materialien, ihrer Form, der Zugänglichkeit der Schweißstelle und der geforderten Qualität ab.
Komplexe Technik schweißt jedes Metall
Ein besonderes Verfahren ist das Elektronenstrahlsschweißen, weil es hohe Effizienz mit Präzision und Vielseitigkeit verbindet. Allerdings ist die Anlage auch komplex und aufwändig, denn das Schweißen erfolgt meist im Vakuum, wobei gefährliche Röntgenstrahlung auftritt.
Hochspannung im Vakuum
Das Elektronenstrahlschweißen benötigt keine Schweißhilfsstoffe. Die Energie wird mit 60-150 kV Hochspannung im Vakuum durch ein Triodensystem zur Schweißnaht geführt. Ohne Vakuum beträgt die Strahlleistung bis zu 30 kV, wobei der Abstand zum Werkstück maximal 3 cm betragen sollte.
Höherer Wirkungsgrad als Laserschweißen
Beim Aufprall der Elektronen auf das Werkstück wird die kinetische Energie größtenteils in Wärme umgewandelt. Die hierbei auftretende Röntgenstrahlung muss durch eine Arbeitskammer abgeschirmt sein. Elektronenstrahlschweißen bietet eine ähnliche Leistungsflussdichte wie Laserstrahlschweißen, allerdings ist der Wirkungsgrad des Elektronenstrahls mit etwa 70% deutlich größer.
Präzision und Geschwindigkeit auch bei komplizierten Werkstücken
Elektronenstrahlschweißen erlaubt hohe Schweißgeschwindigkeiten und sehr tiefe, schmale und auch parallele Nähte. Diese Präzision eignet sich auch für kleine und kompliziert geformte Schweißnähte, bei denen der Elektronenstrahl durch elektrische oder magnetische Felder entlang der Schweißnaht abgelenkt werden kann, ohne das Werkstück zu bewegen. Die schnelle Ablenkbarkeit kann auch für paralleles Schweißen mehrerer Nähte zeitsparend genutzt werden.
Elektronenstrahlschweißen verbindet Metalle aller Art
Durch die hohe Energiedichte des Elektronenschweißens können alle Metalle geschweißt werden, auch höchstschmelzende und Mischverbindungen von Metallen oder Legierungen. In der Raumfahrt ist Elektronenschweißen das einzig zugelassene Verfahren zum Schweißen von Titan.
Nutzung für Hightech-Bauteile
Elektronenstrahlschweißen wird für hochtechnologische Bauteile genutzt. In der Massenfertigung von Getriebebauteilen für die KFZ-Industrie, in der Luft- und Raumfahrt, im Schienenverkehr, der Medizintechnik und in der Nahrungsmittelindustrie wird diese sensible Technik genutzt. Für den Bedarf beim Gebäudebau oder in der Baugruppenfertigung ist Elektronenstrahlschweißen allerdings in der Regel zu aufwändig.