Das Elektronenstrahlschweißen wird zum Verbinden metallischer Werkstoffe eingesetzt. Die sehr schlanke Nahtform mit ihren schmalen Wärmeeinflusszonen minimiert den Energieeintrag und Verzug im Werkstück. Verzugsempfindliche Teile oder Baugruppen mit hohem mechanischen Anarbeitungsgrad können durch den geringen Winkelverzug und der minimalen Querschrumpfung mit diesem Verfahren schonend verbunden werden.
Die Anwendungsbereiche des EB-Schweißens reichen vom Verschweißen von Folien bis zu großen Werkstücken
mit über 200 mm Wandstärke. Auch diese tiefen Schweißnähte werden ohne Schweißzusatzmaterial in einem
Arbeitsgang gefertigt. Dabei koppelt der Elektronenstrahl die Wärme über die gesamte Schweißtiefe ein
(Tiefschweißeffekt). Der absorbierte Energieanteil liegt beim EB-Schweißen in einem Bereich von 90 bis
95 % und die Energie der aufprallenden Elektronen wird durch Wechselwirkung mit den Metallatomen direkt
in Wärme umgewandelt. Die Schweißgeschwindigkeit wird somit nicht durch das Wärmeleitvermögen der
Werkstoffe begrenzt.
Dazu kommt, dass beim EB-Schweißen von allen Schmelzschweißverfahren die geringste
Streckenenergie eingebracht wird und der elektrische Wirkungsgrad der beste ist.
Durch elektromagnetische Spulen lässt sich der Elektronenstrahl trägheitslos ablenken und fokussieren. So sind durch trägheitsloses Pendeln des EB-Strahls auch üblicherweise weniger geeignete Werkstoffe schweißbar. Durch die Möglichkeit eines variablen Schweißabstands lassen sich verschiedenste Werkstückformen schweißen.
Durch eine extrem schnelle Strahlablenkung sind weitere Anwendungen vorstellbar, die sich mit anderen
Schweißverfahren nur schwer oder gar nicht realisieren lassen. So könnte man in einem Durchgang mit dem
EB-Strahl im Vorlauf die Nahtfuge suchen, mit den Korrekturwerten das Werkstück schweißen und im Nachlauf
die Naht kosmetisch behandeln (Glättung der Oberraupe). Auch ein „gleichzeitiges“ Schweißen an mehreren
Stellen eines geeigneten Werkstücks kann ausgeführt werden. Hierbei wird der Strahl durch das schnelle
Ablenksystem innerhalb von Sekundenbruchteilen von einer Schweißposition zur nächsten gelenkt und setzt
dort die Schweißung fort, bevor die Dampfkapillare an dieser Stelle einbricht. Auch ein Vorwärmen des
Werkstückes kann parallel zur Schweißung durchgeführt werden.
Das EB-Schweißen im Vakuum bietet eine Reihe von Vorteilen, da die hohe Leistungsdichte des
Elektronenstrahls überdurchschnittlich schmale Nähte,
eng begrenzte und anlauffarbenfreie Wärmeeinflusszonen, große Schweißtiefen und hohe
Schweißgeschwindigkeiten ermöglicht. Die exakte Reproduzierbarkeit der Schweißungen
gibt dem Anwender die Garantie einer gleich bleibenden Qualität.
Das Schweißen von reaktiven Materialien, wie z. B. Titan, erfolgt konventionell unter einer (teuren)
Schutzgasatmosphäre. Beim Elektronenstrahlschweißen werden im Vakuum der Arbeitskammer bei einem Druck
von 5 x 10-4 mbar hervorragende metallurgische Ergebnisse ohne schädliche Emissionen erreicht.
Wenn die Konstruktion der mechanischen Bauteile den Möglichkeiten und Freiheiten des EB-Verfahrens
angepasst ist, eröffnet dieses Verfahren große Vorteile in der Fertigung im Automobilbau und in vielen
Bereichen der modernen Industrie.
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