Elektronenstrahlschweißen – Hidden Champion oder Nischenbewohner?

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Wenig Verzug, erlaubt enge Toleranzen

Beim Schweißen ist der Elektronenstrahl dann von Vorteil, wenn innerhalb enger Toleranzen gefertigt werden muss, das Bauteil nicht zu heiß werden darf oder sehr große Schweißtiefen erforderlich sind. Weil viele Werkstücke aus einzelnen Komponenten gefügt werden, ermöglicht das Verfahren den Einsatz von kostengünstigeren Werkstoffen. Eine intelligente Konstruktion kann teure Zerspanungs- oder Erodierarbeit überflüssig machen.

Bauteile mit empfindlichem Innenleben, beispielsweise Sensoren, profitieren besonders von den Vorteilen des Elektronenstrahlschweißens: Die geringe Wärmeübertragung auf das umgebende Material oder auf die dahinterliegende Elektronik ist bei der Herstellung von Drucksensoren von enormer Bedeutung, damit sie funktionsfähig bleiben. Aufgrund der Verzugsarmut, der hohen Produktivität und der präzisen Regelung der Prozessparameter ist das Elektronenstrahlschweiß-Verfahren in der Automobilbranche besonders beliebt.

Was kann der Elektronenstrahl im Vergleich zu anderen Verfahren?

Bei der Auswahl und Festlegung der Fertigungstechnologien spielen am Ende unter anderem auch die Kosten eine große Rolle. Während beim Laserstrahlschweißen die Investitionskosten linear mit der Schweißtiefe steigen, sind sie beim Elektronenstrahl leistungsunabhängig. Je nach geforderter Tiefe kann der Elektronenstrahl deshalb im direkten Vergleich teurer, bei höheren Leistungen aber auch wesentlich preiswerter sein.

Wie das Elektronenstrahlschweißen, so haben sich auch die Lichtbogenprozesse in den vergangenen Jahren enorm weiterentwickelt. Im Vergleich dazu sind die Kosten beim Elektronenstrahlschweißen vom schweißenden Werkstoff nahezu unabhängig, da kein Zusatzmaterial erforderlich ist. Die Prozessnebenkosten beschränken sich im Wesentlichen auf den Stromverbrauch, der im Vergleich zu anderen Schmelzschweißverfahren sehr niedrig ist. Auch sind keine Gase oder entsprechende Pulver zum Schutz des Schmelzbades erforderlich, weil das verfahrensbedingte vorhandene Vakuum optimale Randbedingungen bietet. Es zeigt sich recht deutlich: Besonders effizient ist der Elektronenstrahl bei einer langen Schweißnaht. Dies gilt nicht bei Bauteilen, deren Größen in einem ungünstigen Verhältnis zur Nahtlänge stehen. Eine kleine Naht an einem sehr großen Werkstück lässt sich immer noch günstiger mit herkömmlichen Methoden schweißen.

Millionenfach bewährter Enabler für Hightech-Bauteile

Je früher ein Hersteller Elektronenstrahldienstleister wie pro-beam bei einem Fertigungsprozess mit hinzuzieht, desto besser kann er die Vorteile des Verfahrens nutzen. Aus manchen Legierungen, die als schwer schweißbar galten, wie zum Beispiel Inconell 713, wurden bisher schon Millionen von Turboladerkomponenten per Elektronenstrahl gefertigt. MM

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