PS EBW

Beteiligte Partner:

• IWS – TU Graz
• ISF – RWTH Aachen

Abstract During electron beam welding the energy of highly accelerated electrons is used for heating and melting of the material. Once the electron beam hits the metal surface, the kinetic energy of the electrons is transferred to thermal energy. The quality of the weld joint is strongly influenced by the material properties and process parameters like beam current, welding speed, beam figure, focus, and working distance. Further on, pre-heating and post weld heat treatments affect the properties of the weld joint. By varying these parameters the correlation between process parameters, microstructure, and mechanical properties will be studied in detail. Thereby, the optimal welding parameters for high toughness and high creep strength joints should be found. Moreover, the influence of process parameters on the electron beam quality will be investigated by characterizing its intensity, diameter, and shape. The transferability of machine settings to other electron beam welding machines will additionally be assessed.

Kurzbeschreibung Beim Elektronenstrahlschweißen wird die Energie von hochbeschleunigten Elektronen zur Erwärmung und Aufschmelzung des Werkstoffes verwendet. Trifft der Elektronenstrahl auf das Werkstück wird die kinetische Energie der Elektronen in thermische Energie umgewandelt. Die Eindringtiefe der Elektronen in den Werkstoff ist äußerst gering und hängt im Wesentlichen von der Beschleunigungsspannung und dem Werkstoff ab. Jedoch wird durch die hohe Energiedichte im Strahlfleck ein Dampf- und Schmelzkanal gebildet und der Elektronenstrahl kann weit über die Reichweite seiner Elektronen in den Werkstoff eindringen. Dieser Effekt ermöglicht es tiefe und schmale Schweißnähte herzustellen. Ein weiterer Vorteil des Schweißens mit Elektronenstrahl ist, dass sich dieser mit periodischen Wechselströmen exakt und nahezu trägheitslos in die verschiedensten Richtungen und Figuren und mit unterschiedlichen Frequenzen um seine Ruheposition ablenken lässt. Außerdem können mittels Elektronenstrahl hohe Schweißgeschwindigkeiten erzielt werden. Beim Elektronenstrahlschweißen gibt es somit also zahlreiche veränderbare Parameter welche maßgeblich die Mikrostruktur sowie die Eigenschaften der Schweißnaht bestimmen. In diesem Projekt sollen mittels Schweißversuchen inklusive statistischer Versuchsauswertung die optimalen Schweißparameter (Strahlstrom, Schweißgeschwindigkeit, Strahlfigur, usw.) zur Herstellung von Schweißnähten hoher Zähigkeit und Kriechbeständigkeit gefunden werden. Außerdem soll der Einfluss einer Wärmebehandlung vor und nach dem Schweißprozess auf die Schweißnahtqualität untersucht werden. Dadurch kann das Verständnis über den Zusammenhang zwischen Prozessparametern und den resultierenden Nahteigenschaften vertieft werden.