schweissen atmosphaere

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 höchstfester Feinbleche 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.

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.

  1. Hochvakuumraum
    ca. 10-4 mbar im Strahlerzeugerraum, erzeugt durch Turbomolekular- oder Diffusions-Pumpe
  2. Strahlerzeuger
    Computeroptimiert zur Reduzierung von Überschlägen
  3. Druckstufe 2
    ca. 10-2 mbar
  4. Druckstufe 1
    ca. 1 mbar
  5. Werkstück
    ca. 15 - 20 mm unter der Strahlaustrittsdüse an freier Atmosphäre

nvgenerator

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 Sollabstandes

Technik

Verfügbare Strahlleistung bis 30 kW
Wegabhängige Strahlstromsteuerung CNC-gesteuert
Hochspannungsversorgung 175 kV, Mittelfrequenz-getaktet, nahezu abschaltfrei
CNC-gesteuerte Werkstückbewegung Mit hoch dynamischen Antrieben bis zu 60 m/min
Parametervorgabe Alle Schweißparameter werden programmiert, geregelt und überwacht
Bedienung Durch übersichtliches und leicht zu bedienendes Touchpanel
Sichere Röntgenschutzeinhausung Austretende Röntgenstahlung < 1 µSv/h
Optimierung der Strahlführung Mittels Helium 4.6

Verbrauch / Wartung

Elektroenergie Anschluss 3 x 400 V, 50/60 Hz, PEN
Grundlast (inkl. Vakuum, Kühlung) 15 kW
Schweißleistung zusätzlich bis 30 kW
Verschleißteile Katoden und Strahldüsen
Wechselintervalle sind abhängig von den Betriebsbedingungen, Erfahrungswerte: z.B. 60 Stunden für die Katoden, 120 Stunden für Düsen bei 60% Einschaltdauer unter Heliumeinsatz
Zeitaufwand für den Wechsel: ca. 30 min
Sonstige Verbrauchskosten entstehen durch Pressluft, Helium, Pumpenöle, Dichtungen, ggf. Filter u.ä.
Beispiel einer NVEBW-Maschine
nvebw maschine

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