Glossar

A

Ablenkfigur

Analoge Figuren (Kreis, Ellipse, Dreieck, Sägezahn, Parabel u. a. m.) dienen dazu, die Schweißkapillare so zu beeinflussen, dass ein gewünschtes Nahtprofil entsteht. Die Ablenkfrequenzen liegen üblicherweise unter 1.000 Hz, die Ablenkweiten am Werkstück unter 1 mm.

Ablenkraster

Um digitale Ablenkfiguren zu erzeugen, wird ein Punktraster verwendet. Dieses kommt zumeist bei der schnellen Strahlablenkung zum Einsatz – beim Mehrbadschweißen, bei der Mehrprozesstechnik wie auch bei der Elektronenstrahl-Oberflächenmodifikation.

Ablenksystem

Beim Elektronenstrahlschweißen umfasst das Ablenksystem sowohl die Ansteuerung der Ablenkung als auch den Verstärker und das Spulensystem zur Erzeugung der ablenkenden Felder.

Ablenkung

Durch magnetische Felder wird der Elektronenstrahl in der x-y-Ebene und quer zur Strahlrichtung in der Elektronenstrahlschweißmaschine so abgelenkt, dass er auf vordefinierten, programmierten Bahnen verläuft. Auch das Ablenken von Punkt zu Punkt ist möglich, insbesondere auch in einer Punktemenge. Nahezu keine praktische Bedeutung hat die (meist unerwünschte) Ablenkung durch elektrische Felder.

Additive Fertigung

Die additive Fertigung EBOADD ist eine der zukunftsträchtigsten Fertigungstechnologien. Mit der Elektronenstrahltechnik lassen sich auf Drahtbasis hochkomplexe metallische Werkstücke in nur einem Prozessschritt kostengünstig und flexibel herstellen. Der Aufbau der Werkstücke erfolgt unmittelbar aus den CAD Daten der Konstruktions- oder Entwicklungsabteilung in dafür weiterentwickelten EBOCAM Elektronenstrahlmaschinen.

Anode

Positive Elektrode (auf Erdpotential) im Strahlerzeuger-System mit zentraler Durchbohrung.

Arbeitskammer

Der evakuierte Raum in dem das Werkstück in der Elektronenstrahlmaschine bearbeitet wird. Die Wandung der Kammer schützt gleichzeitig vor Röntgenstrahlung.

Atmosphäre

Im Gegensatz zu fast allen anderen Schweißverfahren arbeitet das EB-Schweißen nicht an Atmosphäre, sondern unter im Vakuum. Das NonVac-Verfahren (NVEBW) bildet hierbei eine Ausnahme.

Automatisierung

Grundsätzlich arbeitet jede EB-Maschine vollautomatisch. Dies betreffen die maschineninternen Abläufe wie auch die eigentliche Technologie der Bearbeitung. Davon zu unterscheiden ist die Automatisierung der Be- und Entladung sowie die Verkettung mit vor- bzw. nachgelagerten Arbeitsstufen, wie es z.B. bei der Fertigung von Massenteilen mit der Elektronenstrahltechnik anzutreffen ist.

B

Bauteilverzug

In der EB-Technologie reduzieren hochkonzentrierte Energieeinbringung und die optimalerweise parallelen Flanken des Nahtprofils einen schweißbedingten Verzug auf ein Minimum, so dass das Bauteil nach dem Schweißen meist nicht nachbearbeitet werden muss.

Beobachten

Bedingt durch die Einhausung des Arbeitsbereiches erfolgt die Beobachtung an einer Elektronenstrahl-Schweißmaschine über Fenster und/oder Lichtoptik, CCD-Kamera und/oder elektronenoptischen Einblick.

Beschleunigungsspannung

Hochspannung zwischen Katode und Anode, mit der die aus der Katode emittierten Elektronen beschleunigt werden. Übliche Hochspannungswerte von EB-Anlagen betragen 60 oder 150 kV, gelegentlich auch weniger oder mehr. Die Beschleunigung führt zu Geschwindigkeiten der Strahlelektronen im Bereich 150.000 bis 200.000 km/s.

Betriebskosten

Niedrige Betriebskosten sind ein allgemeines Merkmal von Elektronenstrahlmaschinen.

Blindnaht

Elektronenstrahl-Schweißen ins volle Material hinein.

E

EB

Kurzform für electron beam (Englisch) bzw. Elektronenstrahl (Deutsch)

EB-Bearbeitung

Kurzform für die Elektronenstrahlbearbeitung in der Elektronenstrahl-Technik, z.B. Elektronenstrahl-Schweissen, Elektronenstrahl-Bohren, Elektronenstrahl-Perforieren

EB-Bohren

Kurzform für Elektronenstrahl-Bohren mit einer Elektronenstrahl-Bohrmaschine

EB-Generator

Kurzform für Elektronenstrahlgenerator in der Elektronenstrahltechnik

EB-L

Kurzform für Elektronenstrahllöten mit der EB-Technik

EB-Maschine

Kurzform für Elektronenstrahl-Schweißmaschine

EB-Schweißen

Kurzform für Elektronenstrahl-Schweissen mit in der Elektronenstrahl-Technik

Einzelfertigung

Viele Elektronenstrahl-Anwendungen betreffen komplexe, teils teure und großdimensionierte Werkstücke. Diese werden nicht automatisiert in großen Stückzahlen gefertigt, sondern erfordern Teil für Teil eine einzelne Einrichtung und Bearbeitung.

Electron Beam

Englisch für Elektronenstrahl; daher häufig verwendete Kurzbezeichnung: EB

Elektronen

Elementarteilchen mit negativer Ladung (1,6 x 10^-19 As) und extrem geringer Masse (9,1 x 10^-31 kg). Sie werden durch das elektrische Feld zwischen Katode und Anode beschleunigt und durch magnetische Felder fokussiert bzw. abgelenkt.

Elektronenstrahl

Ein Elektronenstrahl ist ein Strahl aus Elektronen, welche eine so hohe kinetische Energie besitzen, dass sie bei Auftreffen auf einen metallischen Werkstoff diesen zum Schmelzen bzw. Verdampfen bringen. Damit lässt sich jedes Metall bearbeiten, egal wie hoch sein Schmelzpunkt liegt. Beim Elektronenstrahlschweißen lassen sich alle Strahlparameter stufenlos, genau und mit hoher Geschwindigkeit, verändern und passen den Strahl an die Bearbeitungsaufgabe an.

Elektronenstrahl-Bohren

Indem die Tiefschweißkapillare ein Blech vollständig durchdringt und dann auf einen untergelegten Explosivstoff (kein Sprengstoff, sondern Material mit geringem Schmelzpunkt) trifft, wird die Schmelze oben herausgeschleudert: Es verbleibt ein Loch. Dies funktioniert bei dünnen und dickeren Wandstärken; die maximalen Lochfrequenzen beim Elektronenstrahl-Bohren sind davon abhängig, können aber mehrere Tausend Löcher pro Sekunde betragen.

Elektronenstrahl-Löten

Modifikation des EB-Schweißens. Hierbei werden nicht beide Fügepartner aufgeschmolzen, sondern nur einer oder ein zwischengelegtes Lotmaterial. Im Gegensatz zu anderen Wärmequellen bringt der Elektronenstrahl auch ohne zeitfordernde Wärmeleitung die notwendige Wärme in die Tiefe ein.

Elektronenstrahl-Materialbearbeitung

Siehe Elektronenstrahlbearbeitung

Elektronenstrahl-Schweißen

Die am häufigsten angewandte Methode der Elektronenstrahlbearbeitung in der EB-Technologie. Typisch ist dabei der Tiefschweißeffekt. Er ermöglicht, dass große Materialquerschnitte in einer einzigen Lage verbunden werden können. Überwiegend werden die Fügepartner spaltfrei durch Aufschmelzen beider Berührungszonen verschweißt. Es bildet sich Schweißgut mit einem Querschnittsprofil, dass sehr parallele Flanken haben kann und ein Verhältnis Tiefe/Breite bis zu 40:1. Bedingt durch dieses Nahtprofil und den insgesamt minimalen Energieeintrag ist der entstehende Schweißverzug äußerst gering. So wird es möglich, fertig bearbeitete Einzelteile in der EB-Schweißmaschine zu verschweißen.

 

Elektronenstrahlbearbeitung

Der Oberbegriff für alle Arten der thermischen Bearbeitung eines Werkstückes mit dem Elektronenstrahl. Dazu gehören das EB-Schweißen, die Elektronenstrahl-Oberflächenmodifikation, das Elektronenstrahl-Bohren u. a.

Elektronenstrahlgenerator

Baugruppe einer Elektronenstrahlmaschine zur Strahlerzeugung und -formung. Neben dem Strahlerzeuger enthält EB-Generator Fokussier- und Ablenksysteme, eine Hochvakuumpumpe und ein optisches System zur Beobachtung des Werkstücks und des Prozesses. Über einen Isolator wird die Hochspannung zugeführt. Der EB-Generator kann stationär oder verschiebbar außen an der Seite oder auf der Decke der Arbeitskammer der Elektronenstrahl-Maschine montiert sein. Bei großen Kammern kann er innen an einem Bewegungssystem montiert sein.

Elektronenstrahlhärten

Die am meisten angewandte Form der Oberflächenbehandlung mit dem Elektronenstrahl. Die Oberflächenmodifikation kann bei härtbaren Stählen oder Gusseisen, welche entweder vollständig in der Festphase (ohne jedes Anschmelzen) oder auch über die Flüssigphase (mit Anschmelzen der Oberfläche) ablaufen. Durch den Wärmeeintrag wird das Gefüge austenitisiert und durch die anschließende Selbstabschreckung (ohne Fremdmedium) Martensit gebildet. Das Härten mit der Elektronenstrahl-Technik ist ein Kurzzeitprozess.

Elektronenstrahlmaschine

Elektronenstrahlmaschine zur Bearbeitung mit dem Elektronenstrahl; die Bauform wird durch die konkrete(n) Aufgabe(n) bestimmt.

Energieeintrag

Der Energieeintrag bei allen Arten der Elektronenstrahl-Bearbeitung entsteht durch Abbremsen der Strahlelektronen im Werkstoff (Metall), wobei die kinetische Energie in Wärme umgewandelt wird. Verglichen mit allen anderen Schweißverfahren ist – bezogen auf einen bestimmten Fügequerschnitt – der Energieeintrag bei den Elektronenstrahl-Schweißverfahren am geringsten.

Evakuierung

Da der Elektronenstrahl nur im Vakuum erzeugt werden kann, muss der EB-Generator evakuiert sein (kleiner 10^-4 mbar). Auch in der Arbeitskammer der Elektronenstrahl-Schweißmaschine ist ein Vakuum erforderlich (je nach Aufgabe 10^-2 bis 10^-6 mbar). Zur Vakuumerzeugung werden mechanische Pumpen, Öldiffusionspumpen oder Kryopumpen eingesetzt.

Evakuierungszeit

Zeit bis zum Erreichen des erforderlichen Prozessvakuums in der Arbeitskammer. Diese kann bei einer Elektronenstrahlmaschine für die Massenfertigung nur wenige Sekunden betragen oder bei einer Großkammer Elektronenstrahlschweißmaschine auch viele Minuten. Durch Vakuumschleusen kann die Evakuierungszeit parallelisiert zur Hauptzeit werden.

F

Fertigungslinie

Jede Elektronenstrahl-Schweißmaschine kann mit Maschinen zur vor- und/oder nachgelagerten Bearbeitung verkettet werden. Dazu gehören typischerweise Maschinen zur Reinigung, zum Fügen (Verpressen), zum Vorwärmen, zum Prüfen usw.

Fertigungszelle

siehe Fertigungslinie

Fokus

Der „Punkt“ auf der Achse des Elektronenstrahl, in dem die höchste Leistungsdichte vorliegt. Durch die Fokussierung werden die Elektronen dort zusammengeführt. Die Lage des Fokus relativ zur Werkstückoberfläche ist ein wesentlicher Parameter für alle EB-Schweißverfahren.

Fokussierspule

Elektrisch angesteuerte Zylinderspule im Elektronenstrahl-Generator, in deren Inneren ein Magnetfeld gebildet wird, welches die Fokussierung des Elektronenstrahl bewirkt. Je nach Stärke des Stroms in der Fokussierspule wird die Lage des Fokus verschoben.

Fokussierung

In der Elektronenstrahl-Technik wird der durch die Anode hindurchgetretene divergente Elektronenstrahl mit Hilfe des Magnetfeldes der Fokussierspule in einem Punkt fokussiert. Dabei ist es typisch für den Elektronenstrahl, dass die Konzentration nicht nur auf eine Ebene erfolgt, sondern über eine bestimmte Wegstrecke, der Fokustaille, wirksam ist.

G

Gefüge

Ist die metallurgische Struktur des zu bearbeitenden Werkstoffes. Durch Einwirkung des Elektronenstrahls, sowohl beim EB-Schweißen als auch bei der Oberflächenmodifikation, wird das Gefüge in der Prozessumgebung geändert.

Generator

Siehe Elektronenstrahlgenerator

Glättung

Durch erneutes Überschweißen bzw. Aufschmelzen der Oberraupe einer Elektronenstrahl-Naht können deren möglicherweise „raue“ Strukturen und Einbrandkerben partiell eingeebnet werden. Hier spricht man gelegentlich auch von „Kosmetik“.

H

Härten

Umwandlung von Stahl- oder Gusseisengefüge in Martensit.

Hochspannung

Gleichspannung zwischen Katode und Anode im EB-Generator einer Elektronenstrahlschweißmaschine, welche die Elektronen zum Strahl beschleunigt. Je nach Maschinentyp und Anwendungsfall liegen übliche Hochspannungen für die EB-Bearbeitung zwischen 60 und 150 kV.

J

Job Shop

Dienstleistung, die für externe Kunden Elektronenstrahl-Bearbeitungen wie z.B. EB-Schweißen oder EB-Bohren anbietet. Man spricht auch von Lohnbearbeitung oder Lohnfertigung.

K

Kammermaschine

Basistyp einer EB-Maschine in deren Arbeitskammer das oder die zu bearbeitende(n) Werkstück(e) platziert werden. Die Arbeitskammer wird zyklisch geöffnet, neu bestückt, geschlossen und wieder evakuiert.

Kapillare

Häufig auch Schweißkapillare oder key hole genannt – vgl. Tiefschweißeffekt in der EB-Technik

Kathode

Teil des Strahlerzeuger-Systems des Elektronenstrahl-Generators, aus dem infolge seiner hohen Temperatur freie Elektronen austreten, welche dann zum Strahl geformt werden. Typische Katodenmaterialien sind Wolfram und Lantanhexaborid. Man unterscheidet direkte Heizung der Katode (mittels Stromdurchfluss) und indirekte Heizung (mittels Primärelektronenbeschuss).

Kosmetik

siehe Glätten

L

Linse

Die Fokussierspule zur Erzeugung des Magnetfeldes wird auch als magnetische Linse oder Linsenspule bezeichnet.

Lohnbearbeitung

siehe Job Shop

Lohnschweißen

siehe Job Shop

M

Magnetische Linse

siehe Fokussierspule

Massenfertigung

EB-Anlagen werden mit ihren Vorteilen auch in der Fertigung von Massenteilen verwendet. Zum Einsatz kommen vorzugsweise Taktmaschinen oder Schleusenmaschinen, die kurze Nebenzeiten gewährleisten.

Materialkombination

Mit der Elektronenstrahltechnik lassen sich zahlreiche Metallkombinationen fügen; in einigen Fällen sind besondere Maßnahmen erforderlich, um eine ausreichende Festigkeit zu erhalten.

Metallurgie

Gemeint ist die Schweißmetallurgie, d.h. die Veränderung des Gefüges bei der Elektronenstrahl-Bearbeitung.

N

Nahtbreite

Breite der Schmelzzone (im Querschliff) einer durch Tiefschweißeffekt erzielten Naht beim Elektronenstrahl-Schweißen.

Nahtprofil

Im Querschliff erkennbare Schmelzzone (und ggf. Wärmeeinflusszone) einer durch Tiefschweißeffekt erzielten Naht. Typisch für das EB-Schweißen ist ein Nahtprofil mit parallelen Schmelzzonenflanken.

Nahttiefe

Tiefe der Schmelzzone (im Querschliff) einer durch Tiefschweißeffekt erzielten Naht beim Elektronenstrahlschweißen.

Nahtvorbereitung

Gemeint ist damit die Vorbereitung der Fügestelle. Beim Elektronenstrahlschweißen (im Vakuum) ist eine präzise Vorbereitung erforderlich (technischer Nullspalt) und möglich (d.h. kein nennenswerter Bauteilverzug, so dass fertig bearbeitete Einzelteile gefügt werden können). Zum EB-Schweißen geeignet sind alle bekannten Nahtarten wie z.B. Stumpfstoß, Überlappstoß, T-Stoß, Bördelstoß u. a. m.

NonVac

Kurzform für Nonvakuum-Elektronenstrahlschweißen.

Nonvakuum-Elektronenstrahlschweißen

Sonderform des EB-Schweißens, bei welchem sich das Werkstück nicht in einer evakuierten Kammer befindet. Der spezielle Elektronenstrahl-Generator ist dazu mit Druckstufen ausgestattet, die den Strahl an die freie Atmosphäre austreten lassen. Durch Kollision der Elektronen mit den Gasmolekülen der Atmosphäre wird der Strahl etwas breiter als im Vakuum, wodurch sich kleine Werkstück-Toleranzen leicht überbrücken lassen. Mit dem NonVac-Elektronenstrahl kann allerdings nicht so tief und so schmal geschweißt werden wie im Vakuum, auch ist der Arbeitsabstand beschränkt.

O

Oberflächenmodifikation

Oberflächenmodifikation, manchmal auch Randschichtbehandlung genannt, ist ein Fachbegriff aus der EB-Technologie. Durch thermische Beaufschlagung der Werkstückoberfläche in definierten Zonen (lokal) gelingt es, die Eigenschaften in einer Randschicht (übliche Dicken 0,1 – 1,5 mm) zu ändern, um diese an die zu erwartenden Belastungen anzupassen. Dazu gehören das Härten, das Umschmelzen, das Legieren, das Einbetten, das Strukturieren usw.

P

Pumpstand

Summarischer Begriff für das System zur Evakuierung einer Elektronenstrahlmaschine. Es besteht aus Pumpen, Ventilen, Rohrleitungen und Mess-Systemen und wird vollautomatisch gesteuert.

Q

Qualität

Die Aussage zur Qualität einer Bearbeitung mit dem Elektronenstrahl bezieht sich sowohl auf die äußeren und inneren Fehler (Kerben, Wurzelfehler, Auswürfe, Poren, Risse, Bindefehler usw.) als auch auf die Form des Nahtprofils und insbesondere der Nahttiefe.

R

Reinigung

Da beim Schweißen mit einer Elektronenstrahl-Schweißmaschine alle Verunreinigungen die Schmelzmetallurgie und damit die Qualität der Naht beeinflussen, ist eine gründliche Reinigung des Stoßbereiches und seiner Umgebung erforderlich. Im Falle von wässrigen Reinigern ist auf vollständige Trocknung zu achten, bevor die Werkstücke ins Vakuum kommen.

Röntgenstrahlung

Bei jeder Abbremsung schnell bewegter Elektronen entsteht Röntgenstrahlung – so auch in jeder EB-Maschine. Deshalb gilt diese gemäß Röntgenverordnung als so genannter Störstrahler, dessen Betrieb genehmigungspflichtig ist. Die Röntgenstrahlung wird durch den Aufbau der Elektronenstrahlmaschine sicher abgeschirmt, so dass keine Personen in ihrem Umfeld geschädigt werden können.

Rundtischmaschine

Siehe Taktmaschine

S

Schleusenmaschine

Sowohl bei einer Elektronenstrahl-Schweißmaschine mit Kammer als auch bei einer Taktmaschine ist ein solcher Aufbau möglich, so dass eine frisch mit Werkstück(en) beladene Kammer (= Schleusenkammer) evakuiert wird, während zeitgleich in der eigentlichen Arbeitskammer die Bearbeitung mit dem Elektronenstrahl abläuft. Nach Ende des Prozesses erfolgt der Austausch unter Vakuum. Die Evakuierungszeit geht somit nicht in die Zykluszeit ein.

Schnelle Strahlablenkung

Die Elektronenstrahl-Technologie EBO Jump ist die von Steigerwald Strahltechnik entwickelte sogenannte „Schnelle Strahlablenkung“. Im Unterschied zur niederfrequenten Ablenkung für die Beeinflussung der Schweißkapillare ist für Anwendungen mit Mehrbad- oder Mehrprozesstechnik eine extrem schnelle Ablenkung erforderlich (bis zu 1 MHz von Punkt zu Punkt).

Schutzgas

Wird beim Lichtbogen- und beim Laserstrahlschweißen eingesetzt, um die Metallurgie der Schmelze vor dem schädigenden Einfluss der natürlichen Atmosphäre zu schützen. Bei der Elektronenstrahl-Technik ist kein Schutzgas erforderlich – auch nicht beim NonVac-Verfahren.

Schweißbarkeit

Zentraler Begriff der Schweißtechnik für die miteinander wechselwirkenden Einflüsse von der Schweißeignung des Materials, der Schweißsicherheit (konstruktive Einflussgröße) und der Schweißmöglichkeit des Fertigungsverfahrens.

Schweißeignung

Die werkstoffspezifische Eigenschaft, sich (z.B. mit dem Elektronenstrahl) schweißen zu lassen, ohne gravierende Fehler zu erzeugen. Dies gilt in besonderer Weise auch für die Kombination von Werkstoffen. Fälschlicherweise wird die Schweißeignung oft als Schweißbarkeit bezeichnet.

Schweißen

Das stoffschlüssige Verbinden zweier Fügepartner, wobei meist eine gemeinsame Schmelze erzeugt wird, welche dann als verbindendes Schweißgut erstarrt. Bei konventionellen Schweißverfahren wird häufig ein Zusatzwerkstoff eingesetzt; beim Schweißen mit dem Elektronenstrahl ist dies nicht erforderlich – aber auch möglich.

Schweißkapilare

Oft nur Kapillare bzw. key hole genannt – siehe auch Tiefschweißeffekt.

Schweißmetallurgie

Gesamtheit der metallurgischen Prozesse bei der Vermischung und beim Abkühlen der beim Schweißen erzeugten flüssigen Werkstoffe.

Schweißtechnologie

Im engeren Sinne wird damit die Gesamtheit aller auf den Prozess bezogenen Parameter für eine spezielle Anwendung bezeichnet.

Schweißzusatzmaterial

Schweißzusatzmaterial (in der Regel in Drahtform) zum Füllen von Spalten oder zum Legieren des Oberflächenbereichs.

Steuerung

Mit der Steuerung einer Elektronenstrahl-Maschine ist ein vollautomatischer Betrieb und programmierter Prozessablauf möglich. Zumeist werden CNC-Steuerungen verwendet, für einfachere Anwendungen aber auch SPS.

Strahlenergie

Die Gesamtheit der Energie von Strahlelektronen. Häufig gemeint, aber physikalisch nicht korrekt, auch die Strahlleistung.

Strahlenschutz

Siehe Röntgenstrahlung

Strahlerzeuger

Üblicherweise ein Triodensystem aus Katode (auf Hochspannungspotential), Anode (auf Erdpotential) und dazwischen liegender Steuerelektrode (Wehnelt). Die Elektronen werden aus der Katode emittiert und durch die Bohrung der Anode hindurch Richtung Werkstück beschleunigt.

Strahljustierung

Damit der Elektronenstrahl im fokussierenden Magnetfeld der Linsenspule seitlich nicht abgelenkt wird, wird er mittels gekreuzter Justierspulen oberhalb der Linse auf exakt mittigen Durchgang justiert.

Strahlleistung

Die Strahlleistung ist das Produkt von Hochspannung (kV) und Strahlstrom (mA). Für typische Anwendungen reicht sie von wenigen Watt bis zu 60 kW.

Strahlprofil

Strahlprofil bezeichnet die Form der Leistungsdichteverteilung des vom Elektronenstrahl-Generator ausgehenden Elektronenstrahls. Typisch sind eine über mehrere Millimeter reichende Strahltaille (höchste Leistungsdichte) und defokussierte Bereiche ober- und unterhalb dieser. Eine besondere Bedeutung fällt der Radialgeometrie der Leistungsdichteverteilung zu, die idealerweise einer Gauß-Verteilung entsprechen sollte.

Strahlstrom

Strahlstrom ist die Stromstärke des wirksamen Elektronenstrahls, gemessen in Milliampere [mA]. Da er von der Erzeugung bis hin zum Werkstück fast keine Verluste verzeichnet, ist der Wirkungsgrad bei der Bearbeitung mit dem Elektronenstrahl sehr hoch. Die Höhe des Strahlstromwertes wird, einstellbar in Stufen von Zehntel Milliampere, über die elektrische Spannung an der Wehnelt-Elektrode gesteuert.

Strahltaille

Die Strahltaille ist der Bereich des kleinsten Durchmessers des fokussierten Elektronenstrahls mit höchster Leistungsdichte (s. Strahlprofil).

Stückzeit

Besonders bei Fertigung in hohen Stückzahlen ist die Stückzeit (floor-to-floor time) relevant. Sie wird bei der Elektronenstrahlbearbeitung nicht nur durch den eigentlichen EB-Prozess definiert, sondern auch durch die Nebenzeiten. Maschinentypen wie z.B. Taktmaschinen und Schleusenmaschinen zeichnen sich durch sehr geringe Nebenzeiten aus.

T

Taktmaschine

Elektronenstrahl-Taktmaschinen werden zumeist in der Massenproduktion eingesetzt und arbeiten mit mehreren Stationen im Wechseltakt. Je nach Bauart sind unterschiedlichste Abläufe möglich.

Taktzeit

Die Taktzeit beschreibt die Gesamtzeit eines kompletten Arbeitszyklus einer Elektronenstrahlschweißmaschine. Die Taktzeit wird fälschlicherweise oft mit der für die Produktivität wichtigeren Stückzeit gleichgesetzt - beide sind aber nur gleich, wenn pro Takt nur ein Werkstück bearbeitet wird.

Technologie

Beschreibt die Gesamtheit aller Parameter die zur Bearbeitung mit dem Elektronenstrahl notwendig sind.

Tiefschweißeffekt

Bezeichnend für das Elektronenstrahl-Schweißen ist der sogenannte Tiefschweißeffekt, dem tiefen Eindringen in den Werkstoff also. Hierbei bildet sich eine Schweißkapillare mit Metalldampfplasma im Zentrum, das den eintreffenden Elektronen kaum Widerstand entgegenbringt und dessen Wandung aus schmelzflüssigem Metall besteht. Im weiteren Verlauf des Prozesses (Relativbewegung von Strahl und Werkstück) erstarrt diese Schmelze an der Rückseite der Kapillare und bildet das Schweißgut der Naht, während an der Vorderfront ständig neuer Werkstoff aufgeschmolzen wird.

V

Vakuum

Die Erzeugung des Elektronenstrahls und sein „Transport“ in die Arbeitskammer sind nur im Vakuum möglich. Gasmoleküle würden seine Leistungsdichte reduzieren.

Vakuumkammer

Siehe Arbeitskammer

Verbrauch

Die Kosten bei der Anwendung der Elektronenstrahltechnik definieren sich aus Verbrauch von Elektroenergie und Pressluft, Ersatz von Katoden sowie Vakuumdichtungen und Pumpenöle bei anfallenden Wartungsarbeiten. Das Elektronenstrahl-Schweißen zeichnet sich insgesamt durch ausgesprochen moderate Verbrauchskosten aus.

Verbrauchskosten

Die Kosten bestimmen sich aus dem Verbrauch von Elektroenergie und Pressluft sowie aus dem Ersatz von Katoden. Hinzu kommen Vakuumdichtungen und Pumpenöle bei turnusmäßigen Wartungsarbeiten. Insgesamt sind die Verbrauchskosten ausgesprochen moderat.

Verkettung

Siehe Automatisierung

Verzug

Siehe Bauteilverzug

W

Wehnelt-Elektrode

Teil des Strahlerzeuger-Systems im Elektronenstrahl-Generator, durch dessen negative Vorspannung die Stärke des Elektronenstrahls (in Milliampere) gesteuert wird.

Werkstoffkombination

Der Elektronenstrahl kann nicht nur Teile aus einheitlichen Werkstoffen verbinden, sondern auch aus unterschiedlichen. Die Schweißeignung im Falle von Werkstoffkombinationen ist entschieden abhängig von der Metallurgie des gemeinsamen (gemischten) Schmelzbades. Intermetallische Phasen können die Festigkeit begrenzen; durch die Verwendung von Zusatzwerkstoff kann dieser Effekt unterdrückt werden.

Wirkungsgrad

Der sogenannte „Steckdosen-Wirkungsgrad“ einer Elektronenstrahl-Maschine schließt sowohl die hoch effektive Strahlerzeugung selbst als auch den Aufwand zur Evakuierung, Bewegung und Kühlung usw. ein. Abhängig von Maschinentyp und angewandter Strahlleistung erreicht dieser summarische Wirkungsgrad Werte > 60%.

Z

Zusatzwerkstoff

Das EB-Schweißen ist an sich ein so genanntes autogenes Verfahren, d.h. die zu verbindenden Partner werden an der Fügestelle anteilig aufgeschmolzen und bilden dann selbst das Schweißgut. In besonderen Fällen kann Z. eingesetzt werden, um z.B. die Schweißmetallurgie zu beeinflussen oder um Toleranzen zu überbrücken.