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Monday, September 14, 2020, Virtueller Raum 2 11:15 AM Moderne Fügetechnik - Strahlschweißen |
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Elektronenstrahlschweißen und -löten an Atmosphäre mit reduzierter Beschleunigungsspannung von heißrissanfälligen Aluminiumlegierungen |
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Aleksej Senger* / The Welding and Joining Institute of the RWTH Aachen University , Germany Alexander Beniyash / Leibniz Universität Hannover, Institut für Werkstoffkunde, Deutschland Georgii Klimov/ Leibniz Universität Hannover, Institut für Werkstoffkunde, Deutschland Uwe Reisgen/ Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik RWTH Aachen, Deutschland Thomas Hassel/ Leibniz Universität Hannover, Institut für Werkstoffkunde, Deutschland Simon Olschok/ Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik RWTH Aachen, Deutschland |
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Der Elektronenstrahlprozess an Atmosphäre zeichnet sich durch eine hohe Prozessgeschwindigkeit sowie eine material-, oberflächenbeschaffenheits- und auftreffwinkelunabhängige Energieeinbringung bei minimalem Verzug aus. Zudem bietet das Verfahren an Atmosphäre gegenüber dem Verfahren im Vakuum den Vorteil, dass der Prozess nicht an eine Vakuumarbeitskammer gebunden ist und der Strahl aufgrund der höheren Streuung an Atmosphäre eine gute Spaltüberbrückbarkeit aufweist sowie ein sicheres Aufschmelzen des Schweißdrahts ermöglicht. Gegenwertig werden zur Beschleunigung der Elektronen, Anlagen mit bis zu 175 kV betrieben. Die daraus resultierende kinetische Energie wird beim Auftreffen der Elektronen auf die Werkstückoberfläche zum größten Teil in Wärme umgewandelt. Durch das Abbremsen der Elektronen wird zudem Röntgenstrahlung emittiert. Hieraus resultieren hohe Anforderungen an den Röntgenschutz. Eine Reduzierung der Beschleunigungsspannung minimiert den notwenigen Strahlenschutz und verbessert die Überschlagssicherheit im Generator auch beim Bearbeiten von niedrig verdampfenden Materialien. Zugleich ist das Potenzial einer schmaleren Bauform des Strahlerzeugers, die eine deutliche Gewichtsreduktion gegenüber der herkömmlichen Elektronenstrahltechnik zur Folge hat und somit einen Robotereinsatz ermöglicht, sehr groß. Sowohl beim Diodensystem (Plasmakathoden) als auch beim Triodensystem (Bandkathode) mit 60 kV Beschleunigungsspannung reicht die Elektronengeschwindigkeit aus, um die notwendige Energiedichte an der Fügestelle (Löten und Schweißen mit Zusatzwerkstoff) bereitzustellen. Dabei wird für das Fügen von heißrissanfälligen Aluminiumlegierungen im Dünnblechbereich Prozessfenster erarbeitet, prozessbedingte Eigenschaften identifiziert und der Hochspannungstechnik gegenübergestellt. Hierzu werden metallographiesche und werkstoffprüfende Untersuchungen durchgeführt und die zuvor bestimmten Parameterfenster auf andere Stoßarten übertragen. |