Was ist Elektronenstrahlschweißen?
Elektronenstrahlschweißen (EBW) ist ein Schmelzschweißverfahren, bei dem ein hochenergetischer Elektronenstrahl verwendet wird, um die Werkstoffe lokal zu erhitzen und zu verschmelzen.
Das EBW Schmelzverfahren ist ein ähnliches Schweißverfahren wir Laserschweißen, nur dass hier unter Vakuum gefertigt wird und tiefere Schweißnähte erreicht werden können.
Beim Elektronenstrahlschweißen werden Elektronen in einer Elektronenkanone erzeugt, stark beschleunigt (typisch mit 30–200 kV) und anschließend auf die Nahtstelle des Werkstücks fokussiert.
Wenn die Elektronen auf das Metall treffen, geben sie ihre kinetische Energie in Form von Wärme ab. Dadurch schmilzt das Material lokal, und beim Erstarren entsteht die Schweißnaht.
Ablauf des Prozesses
- Erzeugung der Elektronen – durch eine Glühkathode (ähnlich wie bei einer Elektronenröhre).
- Beschleunigung der Elektronen im elektrischen Feld (bis zu 200 kV).
- Fokussierung mit elektromagnetischen Linsen zu einem sehr feinen Strahl.
- Aufprall auf das Werkstück, wodurch Wärme entsteht und das Material schmilzt.
- Schmelzbad bildet sich und erstarrt zur Schweißnaht.
Bedingungen
Der Prozess findet meist im Hochvakuum statt, damit die Elektronen nicht mit Luftmolekülen kollidieren.
Es gibt jedoch auch Niedervakuum- und Atmosphärenanlagen, z. B. für große Bauteile.
Vorteile
- Sehr tiefe Einbrandtiefen bei schmaler Naht (hohe Energiedichte).
- Kaum Verzug oder Wärmeeinflusszone.
- Sehr präzise und automatisierbar.
- Schweißen unterschiedlicher Metalle möglich.
Nachteile
- Hoher Anlagenaufwand (Vakuumkammer, Strahlsteuerung).
- Nur bedingt geeignet für große Bauteile (wegen Vakuumkammergröße).
- Sicherheitsvorkehrungen wegen Röntgenstrahlung notwendig.
Typische Anwendungen
- Luft- und Raumfahrttechnik (z. B. Turbinen, Triebwerksteile)
- Automobilindustrie (z. B. Getriebeteile, Achsen)
- Kerntechnik
- Medizintechnik (hochpräzise Bauteile)
