Elektronenstrahlschweißen | Es ist das Verfahren der Wahl, wenn es darum geht, präzise und tiefe Schweißnähte von großer Länge wirtschaftlich zu erzeugen. Aber wehe, wenn Restmagnetfelder in die Quere kommen…
Joachim TatjeFachjournalist in Bruchsal
Beim Elektronenstrahlschweißen kann der Strahl (Electron Beam – EB) mit magnetischen Ablenkeinheiten sehr genau positioniert werden. Genauso empfindlich aber reagiert der Elektronenstrahl auf störende Magnetfelder in unmittelbarer Nähe. Albert Maurer, Geschäftsführer und Inhaber der Maurer Magnetic AG: „Wenn die Werkstücke nicht ganzheitlich magnetisch neutralisiert sind, wird es immer wieder zu ungewollten Ablenkungen des Elektronenstrahls kommen. Sehr oft geschieht dies an Vorsprüngen, Nasen und Absätzen.“
Dieses Risiko kennen auch die Mitarbeiter der Pro-Beam-Gruppe. Pro-Beam entwickelt Anlagen und Verfahren für die Elektronenstrahltechnik seit über 40 Jahren und legt Wert auf magnetisch neutralisierte Teile. „Die tägliche Herausforderung besteht nicht nur darin, bei kleinen Bauteilen mit sehr großer Stückzahl die Ablenkung des Elektronenstrahls auszuschließen“, sagt Sales Manager Ronny Raasch. „Auch die zum Teil sehr werthaltigen Großbauteile setzen Erfahrung und Know-how zur Beseitigung oder Kompensation störender Magnetfelder voraus.“
EB-Schweißanlagen sind oft in Fertigungslinien integriert. So bei einem Getriebehersteller, der auf zehn Fertigungslinien das Sonnenrad mit einer Getriebewelle verschweißt. Da die Verantwortlichen wissen, dass bereits schwache magnetische Felder den Elektronenstrahl ablenken und so die Festigkeit der Schweißnaht gefährden, entmagnetisiert der Hersteller die Werkstücke vor dem Schweißen gründlich auf Werte unter 1 A/cm. Sonst könnte unter Last das Sonnenrad wegbrechen und zum Totalausfall des Getriebes führen. Alle 25 s verlässt ein Teileträger mit je einem Sonnenrad und einer Welle die automatische Entmagnetisieranlage in Richtung Schweißstation – Stichproben gewährleisten die Qualität der Naht.
Ein anderes Unternehmen, das mehrere Tonnen schwere Großteile mit EB verschweißt, hatte Probleme mit der Präzision tiefer Nähte. Auf Schliffbildern sieht man, dass trotz Entmagnetisierung der Elektronenstrahl abgelenkt wurde und der Schweißkanal nicht exakt mittig zum Stoß verläuft. Die Firma wandte sich an Albert Maurer. Er wies per Messung nach, dass in der Tiefe des Materials noch Restmagnetismus existierte. Entmagnetisierversuche mit dem Maurer Degaussing-Verfahren zeigten, dass sich auch große Teile mit Massen von mehreren Tonnen ganzheitlich magnetisch neutralisieren lassen. Zum Einsatz kommt eine mobile Entmagnetisieranlage, die sich leicht an verschiedene Bauteilgeometrien anpasst. Die Schweißergebnisse wurden dann perfekt.
Ein renommierter Pressenhersteller wollte durch das EB-Verschweißen eines Exzenters mit einer Welle den Fertigungsaufwand verringern. Auch nach etlichen Versuchen war der Prozess nicht in den Griff zu bekommen. Der Hersteller der Schweißanlage hatte den Verdacht, dass Restmagnetismus die Ursache sei und verwies seinen Kunden an Maurer Magnetic. Dort entmagnetisierte man im hauseigenen Technikum in Grüningen bei Zürich die Welle und den Exzenter gründlich. Die anschließenden Schweißversuche verliefen sehr zufriedenstellend. „Es ist gut, dass dieser Kunde zu uns geschickt wurde. Hätte es weiter nicht geklappt, hätten die Ingenieure den ganzen Antrieb der Presse umkonstruieren müssen“, sagt Marek Rohner, Head of Technology bei Maurer Magnetic.
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