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Was ist Elektronenstrahlschweißen?

 

Das Elektronenstrahlschweißen ist ein Schmelzschweißverfahren, bei dem Elektronen durch eine Elektronenquelle erzeugt und durch elektrische Felder auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt werden. Der Hochgeschwindigkeitsstrom von Elektronen wird mit Hilfe von Magnetfeldern eng gebündelt und auf die zu verbindenden Werkstoffe aufgebracht. Die kinetische Energie des Elektronenstrahls erzeugt beim Auftreffen auf die Werkstücke Wärme, die diese schmilzt und verbindet.

Das Elektronenstrahlschweißen wird meist in einer Vakuumkammer durchgeführt, da die Anwesenheit von Gas eine Streuung des Strahls verursachen kann. Da es sich um einen Vakuumprozess handelt und hohe elektrische Spannungen verwendet werden, ist dieses Schweißverfahren stark automatisiert und computergesteuert. Dabei werden spezielle Vorrichtungen und CNC-Tische verwendet, um die Werkstücke innerhalb der Schweiß-Vakuumkammer zu bewegen.

Neuere Entwicklungen in der Technologie von Elektronenstrahlschweißmaschinen haben eine lokale Methode des Elektronenstrahlschweißens realisiert, bei der nur die Elektronenquelle in ein evakuiertes Gehäuse in der Nähe des zu verbindenden Materials eingeschlossen ist, anstatt das gesamte Werkstück in eine Vakuumkammer zu legen.

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Was sind die Vorteile des Elektronenstrahlschweißens?

Das Elektronenstrahlschweißverfahren ist ein sehr präzises Verfahren und aufgrund der erforderlichen Automatisierung auch sehr gut wiederholbar. Diese Schweißtechnologie erzeugt auch starke und reine Verbindungen, die in einer Reihe von High-End-Anwendungen für viele Branchen eingesetzt werden können. Das Elektronenstrahlschweißen bietet auch eine präzise Kontrolle der Schweißeindringtiefe ab einer Einschweißtiefe von nur 0,0025 Millimeter.

Das Elektronenstrahlschweißverfahren bietet aufgrund des hohen Tiefen-Breiten-Verhältnisses eine kleine Wärmeeinflusszone, die den Verzug und die Materialschrumpfung minimiert und gleichzeitig Schweißungen in unmittelbarer Nähe wärmeempfindlicher Komponenten ermöglicht.

Das Elektronenstrahlschweißen weist hohe Festigkeitseigenschaften auf, wobei bis zu 95% der Festigkeit der Grundwerkstoffe erhalten bleiben.

Da das Verfahren in einer Vakuumumgebung durchgeführt wird, bleiben keine Verunreinigungen durch den Prozess zurück. Oxide und Nitride werden eliminiert, während Verunreinigungen in den Materialien selbst verdampft werden.

Das Elektronenstrahlschweißen ist hoch automatisiert und dadurch kontrollierbar und eignet sich unter anderem hervorragend zum Verbinden von Refraktär-Metallen oder Materialmischverbindungen, die mit herkömmlichen Verfahren nicht schweißbar sind.

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Was sind die Nachteile des Elektronenstrahlschweißens?

Der Hauptnachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Elektronenstrahlschweißmaschinen meist teuer in der Anschaffung sind und häufig gewartet werden müssen, um die korrekte Funktion der Anlagen zu gewährleisten. Infolgedessen kann der Kostenaufwand, der zur Wartung der Hochenergie-Vakuumschweißanlagen erforderlich ist, hoch sein.

TWIs Dienstleistungen für die Elektronenstrahl-Materialbearbeitung

TWI verfügt über jahrzehntelange Erfahrung in der Entwicklung von Elektronenstrahl-Materialbearbeitungs-Verfahren, einschließlich Elektronenstrahlschweißen und dessen innovativen Varianten. Unsere Ausrüstung umfasst verschiedene Elektronstrahl-Materialbearbeitungs-Maschinen mit einer Reihe von Spannungs- und Leistungsausgängen und verschiedenen Vakuumkammergrößen, so dass wir sowohl kleine als auch große Bauteile bearbeiten können. Wir unterstützen Unternehmen aus allen Bereichen der Industrie bei Fragen wie Design, Prozessauswahl, Herstellung und Qualitätskontrolle.

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