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Elektronenstrahlschweissen Schlatter Industries: Elektronenstrahl schweisst Präzisionsteile verzugsarm

| Autor / Redakteur: Konrad Dengler, Fachjournalist für Werkstofftechnik und Peter Schmidt, Leiter Produktion bei Schlatter Industries / Luca Meister

>> Mit dem Elektronenstrahl kann eine hohe Energie gezielt in ein Werkstück eingebracht werden. Beim Schweissen führt dies zu einer minimalen Wärmeeinflusszone und geringem Verzug. Besonders bei Bauteilen, die gegenüber thermischen Einwirkungen sehr empfindlich sind, kommt deshalb das Elektronenstrahlschweissen zum Einsatz.

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Bild 4: Teil eines medizinischen Implantats aus einer Sonderlegierung mit einem hohen Schmelzpunkt. Das Gehäuse wurde mit einer Kehlnaht auf das Lochblech geschweisst.
Bild 4: Teil eines medizinischen Implantats aus einer Sonderlegierung mit einem hohen Schmelzpunkt. Das Gehäuse wurde mit einer Kehlnaht auf das Lochblech geschweisst.
(Bild: Synthes)

Um Bauteile dauerhaft miteinander zu verbinden, kommt eine Vielzahl von verschiedenen Schweissverfahren zum Einsatz. Je nach Verfahren entsteht im Schweissbereich ein mehr oder weniger inhomogenes Gefüge. Die beim Schweissen in die Werkstücke eingebrachte Wärmeenergie verursacht häufig grossen Verzug. Für hochbeanspruchte Präzisionsteile, aber auch für Teile aus unterschiedlichen und hochschmelzenden Metallen, sind daher die meisten Schweissverfahren ungeeignet. Für solche Fälle ist das Elektronenstrahlschweissen ideal: Es eignet sich sowohl zum Verschweissen von zentimeterdicken Stahlplatten als auch von sehr kleinen Komponenten.

Hohe Reproduzierbarkeit

Das Elektronenstrahlschweissen kam 1952 das erste Mal zur Anwendung. Es beruht darauf, dass in einem Vakuum ein durch elektrische und magnetische Felder gesteuerter, scharf gebündelter Elektronenstrahl auf einen metallischen Werkstoff trifft. Die Energie der mit zwei Drittel der Lichtgeschwindigkeit fliegenden Elektronen wird dabei in Wärme umgewandelt und schmilzt den Werkstoff auf. Wegen der feinen Strahlabmessungen ist der thermisch beeinflusste Bereich zum einen sehr schmal, zum anderen kann der Strahl wegen seiner hohen Energiedichte tief in den Werkstoff eindringen.

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Dies hat eine minimale Wärmeeinbringung zur Folge und erlaubt ein verzugs- und spannungsarmes Schweissen – auch an fertig bearbeiteten Teilen (Bild 1). Ein weiterer Vorteil dieser Art von Energiezufuhr liegt darin, dass sich auch Werkstoffe mit sehr hohem Schmelzpunkt wie Wolfram, Molybdän und Tantal sowie unterschiedliche Metalle miteinander verbinden lassen. Weil das Schweissen im Vakuum erfolgt, können keine Verunreinigungen in die Schmelze gelangen. Nicht zuletzt lassen sich die Schweissparameter so genau steuern, dass eine hohe Reproduzierbarkeit und somit eine gleich bleibend hohe Schweissqualität garantiert ist. Zu den bekannten Anwendern des Elektronenstrahlschweissens gehört die Schlatter Industries AG aus Schlieren. Viele Auftraggeber aus dem Maschinen- und Werkzeugbau, der Automobilindustrie, der Medizintechnik und der Forschung nutzen die Erfahrung der Schlatter-Crew und deren moderne Elektronenstrahl-Schweissanlage (Bild 2).

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