Materialforschung

Schweißen mit der Kraft der Elektronen: Elektronenstrahlschweißanlage der TU Graz geht in Betrieb

Vakuum statt Hitze: Die neue Elektronenstrahlschweißanlage des Instituts für Werkstoffkunde und Schweißtechnik der TU Graz verschweißt verschiedenste metallische Werkstoffe nicht wie herkömmliche Schweißverfahren, sondern mittels präzisen Elektronenstrahls. Das hochinnovative Gerät besticht durch Effektivität und hohe Maßgenauigkeit und findet von der Fahrzeug- bis zur Medizintechnik vielfältigen Einsatz. Medienvertreter sind herzlich zur feierlichen Inbetriebnahme der Anlage am Montag, den 5. November 2012, eingeladen.

Schweißen mit der Kraft des Elektronenstrahls: die neue hochmoderne Schweißanlage der TU Graz.
Bild: TU Graz

Nomen est omen: Beim Elektronenstrahlschweißen werden verschiedene Werkstoffe mithilfe eines Elektronenstrahls unter Vakuum aneinander gefügt. Im Gegensatz zum herkömmlichen Schmelzschweißen, wo die Materialien bis zu ihrer Verflüssigung erhitzt und so miteinander verbunden werden, ist das Schweißen mittels Elektronenstrahls präziser, effektiver und vielseitiger einsetzbar. „Die Elektronen werden auf sehr hohe Geschwindigkeiten beschleunigt und beim Auftreffen auf den Werkstoff abrupt abgebremst. Die Bewegungsenergie der Elektronen wird beim Aufprall in Wärme umgewandelt, die die Materialien schließlich aneinander schweißt“ erläutert Christof Sommitsch, Leiter des Instituts für Werkstoffkunde und Schweißtechnik.

Effizient und fehlerfrei

Der gesamte Schweißprozess läuft unter Vakuum ab, das bringt viele Vorteile: So kommt es zu einer besonderen Reinheit der Schweißnaht und zu einer Minimierung von Schweißnahtfehlern. Durch die hohe Energie und Energiedichte ist es außerdem möglich, extrem dünne Folien, aber auch sehr dicke Bauteile aus verschiedensten metallischen Werkstoffen, wie etwa Aluminium, Kupfer, Nickel, Stahl oder Magnesium, in nur einer Lage zu verbinden. Darüber hinaus lässt sich der Elektronenstrahl sehr schnell lenken: Dadurch ist gleichzeitiges Schweißen an mehreren Stellen machbar. Auch zur Oberflächenbehandlung diverser Bauteile, zum Löten, Härten, Beschriften und Bohren kann die hochmoderne Anlage verwendet werden. So schafft es der Elektronenstrahl in nur einer Sekunde bis zu 2000 Löcher in ein metallisches Werkstück zu bohren. Während des Schweißvorgangs entstehen Röntgenstrahlen, die mittels einer komplexen Sensorik direkt für die Überprüfung der Schweißnaht verwendet werden: Der „hauseigene“ Kontrolleur schweißt quasi gleich mit.

Einzigartig an der TU Graz

Das Institut für Werkstoffkunde und Schweißtechnik der TU Graz ist die einzige Forschungseinrichtung in Österreich, die eine Elektronenstrahlschweißanlage für Grundlagenforschung zur Verfügung hat. Das Hochleistungsgerät der Firma pro-beam AG im Wert von knapp einer Million Euro wurde von der TU Graz, der Abteilung Wissenschaft und Forschung des Landes Steiermark sowie dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) finanziert. Die Anwendungsgebiete des Elektronenstrahlschweißens sind breit gefächert: So findet man diese Schweißmethode „am Puls der Zeit“ in der Automobilindustrie – zum Beispiel für Getriebe oder Motorenkomponenten –, in der Medizintechnik – etwa für Hüftgelenke – oder auch in der Luft- und Raumfahrtindustrie wieder.

Einweihungsfeier der Elektronenstrahlschweißanlage
Termin: Montag, 5. November 2012, 9:00 Uhr
Ort: Kopernikusgasse 24, Raum Nummer 128J, Erdgeschoß
Feierliche Inbetriebnahme inkl. Schweißexperiments

Technische Daten im Überblick:
Typ: EBG45-150 K14
Leistung: 45kW
Hochspannung: 150 kV
Strahlstrom: 0,1 bis 300 mA
Vakuumkammer: ca. 1m3
Tischgeschwindigkeit: 100mm/s
Rotationsgeschwindigkeit: 0,1 – 30U/min
CCD Videokamera zur Prozessaufzeichnung
Röntgensensorik zur Erfassung von Materialinhomogenität, Poren etc.
Temperaturmessung

Quelle: TU Graz

Christoph Schroeder

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