Was ist Elektronenstrahlschweißen?
Elektronenstrahlschweißen (EBW) ist ein Schmelzschweißverfahren, bei dem ein enger Strahl energiereicher Elektronen verwendet wird, um Material zu schmelzen und eine Schweißnaht zu erzeugen, die zwei Metallteile verbindet. Elektronen - negativ geladene subatomare Teilchen - werden beschleunigt, bis sie 30 bis 70 Prozent der Lichtgeschwindigkeit erreichen. Mit dieser Geschwindigkeit kann der Elektronenstrahl die zu schweißenden Oberflächen auf die erforderliche Temperatur erwärmen. EBW ist eine Form des Niederdruckschweißens, die ein Hochvakuum erfordert. Die Anforderungen von EBW machen es zu einer der teureren Formen des Schmelzschweißens, aber die Qualität und Tiefe der Schweißnaht machen es zur besten Wahl für bestimmte Situationen, wie zum Beispiel einige Luftfahrtanwendungen.
Im Gegensatz zu einigen anderen Schweißverfahren erfordert das Elektronenstrahlschweißen keinen „Zusatzdraht“ - einen Metallfaden, der zwischen den beiden zu verschweißenden Teilen angeordnet ist. Die gesamte Schweißnaht wird aus dem Metall der verbundenen Teile erzeugt. Der Strahl des EBW ist sehr eng, so dass es in Situationen funktioniert, in denen eine minimale Erwärmung des Gesamtmaterials erwünscht ist.
Ein Vakuum wird benötigt, um den Strahl in EBW zu erzeugen. Normalerweise kann eine Reihe von Kammern auf unterschiedlichen Ebenen verwendet werden, um ein EBW zu erzeugen, das Material außerhalb des Vakuums schweißen kann. Die Niedrig- oder Nicht-Vakuum-Methoden können jedoch die Reinheit der Schweißnaht sowie die Verringerung der Tiefe und die Vergrößerung der Breite beeinträchtigen.
Das Elektronenstrahlschweißen bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber anderen Arten des Schmelzschweißens. Das größere Verhältnis von Tiefe zu Breite von EBW im Vakuum macht es gut geeignet für dicke Fugen. Der schmale Verlauf des Trägers trägt auch dazu bei, die Verwindung der geschweißten Materialien zu begrenzen, indem die Gesamtfläche, die erwärmt wird, verringert wird. Die Größe der Schweißnaht kann gleichmäßiger sein als bei anderen Arten von Schweißnähten, und EBW erzeugt normalerweise eine Schweißnaht, die stärker als der Durchschnitt ist.
Die Natur von EBW kann es auch nützlich machen, ungleiche Metalle zu verbinden. Beim Elektronenstrahlschweißen können sogar reaktive Metalle - Metalle, die beim Erhitzen leicht reagieren - und hochschmelzende Metalle - wärmebeständige Metalle mit einem Schmelzpunkt von über 1650 bis 1700 ° C (3000 bis 3100 ° F) verbunden werden.
Das unerschwinglichste Merkmal des Elektronenstrahlschweißens sind die Kosten für Geräte, die viel spezialisierter sind als für andere Schmelzschweißtechniken. Es können auch hohe Rüstkosten vor dem Ablegen der Schweißnaht anfallen. Die Notwendigkeit, innerhalb eines Vakuums zu arbeiten, kann sich auch als einschränkend für die Größe der Teile erweisen, die mit EBW verbunden werden können.