Schweißen an Atmosphäre (NVEBW)

Das EB-Schweißen an Atmosphäre wird in Deutschland zur Zeit hauptsächlich zum Schweißen von Aluminium eingesetzt, z. B. für Cockpitquerträger aus Aluminium. Für den steigenden Einsatz von höher- und höchstfesten Feinblechen in der Industrie ist die NVEBW-Technik von Vorteil. Zum einen sind hohe Schweißgeschwindigkeiten realisierbar, zum anderen auch Leichtbaukonzepte mit Kombinationen verschiedenartiger Werkstoffe denkbar, z. B. Verbindungen zwischen Aluminium und Stahl. Da sich die Energiezufuhr präzise steuern lässt, werden haltbare Schweiß-Löt-Verbindungen (hierbei bleibt der Stahl fest und das Aluminium schmilzt auf) erzeugt. Cockpit-Träger aus Aluminium Verfahrensprinzip Auch bei diesem Verfahren wird der Elektronenstrahl im Hochvakuum erzeugt. Beim NVEBW aber wird er dann durch feine Düsen über verschiedene Druckstufen an die freie Atmosphäre hinausgeführt. Infolge der Kollision der Elektronen mit den Partikeln der Atmosphäre wird der Strahl mit wachsendem Arbeitsabstand (Düse – Werkstück) zunehmend breiter. Doch bei dem empfohlenen Abstand ist die Energiedichte des Strahls hoch genug, um einen Tiefschweißeffekt zu erzielen. Im Unterschied zum Vakuum-EB-Schweißverfahren befindet sich das Werkstück beim Atmosphären-EB-Schweißen nicht in einer Vakuumkammer, sondern an der freien Atmosphäre. Dadurch entfällt jegliche Evakuierungszeit und es besteht die Möglichkeit, auch sperrige Werkstücke wirtschaftlich zu schweißen. Das Werkstück kann hierbei auf einem X/Y-Tisch, oder mit Hilfe eines Roboters unter dem Strahl bewegt werden. Je nach Schweißaufgabe kann auch der EB-Generator verfahren werden. Lediglich zum Schutz gegen die beim EB-Schweißen generell auftretende Röntgenstrahlung ist eine Schutzeinhausung vorgesehen. Hochvakuumraum ca. 10 mbar im Strahlerzeugerraum, erzeugt durch Turbomolekular- oder Diffusions-Pumpe Strahlerzeuger Computeroptimiert zur Reduzierung von Überschlägen Druckstufe 2 ca. 10 mbar Druckstufe 1 ca. 1 mbar Werkstück ca. 15 – 20 mm unter der Strahlaustrittsdüse an freier Atmosphäre Verfahrensbesonderheiten Steckdosenwirkungsgrad > 50 % (inkl. aller Nebenaggregate) Energieeinkopplung ins Werkstück nahezu unabhängig von Werkstoff, Oberflächenbeschichtung, Strahleinfallwinkel und Bewegungsrichtung Schweißbare Blechdicken 0,5 bis 10 mm, in speziellen Fällen auch mehr Stoßvorbereitung von I-Stößen mit Normalschnitt Spaltüberbrückbarkeit bis 20 % der Blechdicke, maximal 0,5 mm (ohne ZW) kein Nahteinfall bei Dickenkombinationen Anwendung von Zusatzwerkstoff (ZW) möglich Max. ertragbarer Kantenversatz ~ halbe Blechdicke Sehr hohe Schweißgeschwindigkeiten dickenabhängig, werkstoffabhängig z.B. 14 m/min bei 3 mm Nahttiefe bzw. 60 m/min bei 1 mm Nahttiefe (beides Al-Legierung) Mittlere Nahtbreite minimal 1 mm, maximal 4 mm bei sehr großen Dicken Geringe Streckenenergie schmale WEZ, mäßige Aufhärtung Minimaler Wärmeeintrag geringster Verzug Ertragbare Fehlpositionierung Strahl – Stoß max. 20 % der Blechstärke bei dünnen Blechen Maximale Abweichung im Arbeitsabstand ~ 10 % des Sollabstand