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Non vacuum electron beam welding

Das Elektronenstrahlschweißen an Atmosphäre (NVEBW, Non vacuum electron beam welding) wurde bereits vor ca. 40 Jahren in Deutschland entwickelt. Über die Jahrzehnte hat sich dieses hocheffiziente und schnelle Schweißverfahren in den USA in der Automobilindustrie beim Einsatz in Großserien erfolgreich etabliert. Die Vorteile dieses Verfahrens wurden in Europa jedoch erst vor kurzer Zeit entdeckt, insbesondere sind hier zu nennen:

  • die hohen Schweißgeschwindigkeiten (> 10 m/min möglich)
  • der hohe Gesamtwirkungsgrad (ca. 50 %)
  • die gute Spaltüberbrückbarkeit und die große Toleranz gegenüber Positionierungenauigkeiten
  • die hohe Prozesssicherheit.

Besonders der Einsatz von Aluminiumwerkstoffen und höherfesten Stahlfeinblechen und die Forderung nach wirtschaftlichen und schnellen Fertigungsprozessen bewirkt nun eine verstärkte Nachfrage der europäischen Automobilisten nach dem NVEBW.

Die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft finanzierte Demonstrationsschweiß- anlage am Institut für Werkstoffkunde ist ein Unikat in der deutschen Forschungslandschaft. Die Anlage ist großzügig konzipiert, sodass Schweißunter- suchungen an Originalkomponenten, beispielsweise aus dem Automobilbau, durchgeführt werden können, um das Verfahren im Maßstab 1:1 zu erproben. Auch über einen Roboter können die Bauteile in unterschiedlichen Lagen gehandhabt und geschweißt werden.

Beim NVEBW wird im Gegensatz zum weiter verbreiteten Vakuum-Elektronenstrahl- schweißen der hochbeschleunigte Elektronenstrahl nach dem Passieren der Anode und eines elektromagnetischen Spulensystems über ein Druckstufensystem an die Atmosphäre ausgekoppelt. Der Hochvakuumbereich beschränkt sich somit beim NVEBW auf den Strahlerzeuger selbst. Beim Austritt des Strahls an die Atmosphäre kommt es zur Streuung der Elektronen an den Molekülen der Umgebung, was eine Aufweitung des Elektronenstrahls bewirkt. Dies gewährleistet eine große Toleranz des Verfahrens gegenüber Positionierfehlern und Nahtvorbereitungsungenauigkeiten. Das Haupteinsatzgebiet der NVEBW-Technik liegt heute überwiegend im Feinblechbereich (Aluminium, Stahl) bei Blechstärken zwischen 0,5 und 5 mm, es können jedoch auch Blechdicken von bis zu 20 mm in einer Lage geschweißt werden.

Ansprechpartner: Dr.-Ing. Thomas Hassel