Elektronenstrahlschweißen

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1 Schultz Elektronenstrahlschweißen 2., vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort zur 2. Auflage Verzeichnis einiger Abkürzungen 1 Einführung Geschichtlicher Rückblick Die besonderen Merkmale und Vorteile des Elektronenstrahl-Schweißverfahrens Sonstige Strahlschweißverfahren 5 2 Erzeugung des Elektronenstrahles Freie Elektronen Katode Anode Steuerelektrode Raumladungsbetrieb Fokussierlinse Ablenksystem Strahlkorrektursysteme Elektronenstrahl-Kennwerte Allgemeines Aperturwinkel, Raumwinkel Richtstrahlwert Arata-Beam-Test Leistungsdichteverteilung Emittanz, Perveanz, Radianz Vakuum 23 3 Verhalten des Elektronenstrahles beim Eindringen in Metalle Allgemeines Vorgänge an der Werkstückoberfläche Tiefschweißeffekt Folgerungen für den Schweißprozeß 32 4 Schweißparameter und Hinweise für die Schweißpraxis Allgemeines Beschleunigungsspannung Strahlstrom Linsenstrom, Fokuslage Schweißgeschwindigkeit Strahlablenken, Strahlpendeln Strahlpulsen Schweißen in Zwangsposition Arbeitsdruck Schweißen im Vakuum Schweißen in Atmosphäre Parameteroptimierung : 51

3 5 Schweißeignung metallischer Werkstoffe Allgemeines Verfahrensbedingte Einflüsse Schmelz- und Dampfphase Einfluß des Vakuums Erstarrung Wärmeeinflußzonen Schweißeigenspannungen Einteilung der Schweißeignung Stahl- und Eisenwerkstoffe Un- und niedriglegierte Stähle Hochlegierte Stähle Gußeisen Kupferwerkstoffe Nickel-und Kobaltwerkstoffe Aluminium- und Magnesiumwerkstoffe Titanwerkstoffe ' Sondermetalle Werkstoffkombinationen Werkstoffbedingte Strahlablenkungen Festigkeits- und Korrosionseigenschaften 78 6 Vorbereitung der Werkstücke Allgemeines Werkstückoberfläche, Nahtfügenreinigung Nahtgrundformen I-Nähte Kehlnähte, T-Stöße und sonstige Nahtformen Besonderheiten von Rundnähten Unterschiedliche Werkstückdicken..: Maßtoleranzen Spaltbreiten Passungen Stirnflächenbearbeitung Nahtkontroll-Linien Nahtanfang und -ende Allgemeines Längsnähte Rundnähte Schweißen mit Zusatz Allgemeines Konstruktive Maßnahmen Schweißen großer Wanddicken mit Zusatz Auftragschweißen, Reparaturschweißen Entlüftungsöffnungen Schweißen schwer zugänglicher Nähte Schweißverzug Allgemeines Längsnähte Rundnähte Schweißvorrichtungen Arbeitskammerabmessungen und Werkstückbewegung 108

4 7 Strahl- und Maschinensteuerungen Allgemeines Strahlstromsteuerungen Slope-Steuerungen Automatisches Fokussieren Heizstromsteuerung Fugensuchsysteme Allgemeines Offline On line Teach in und play back Pumpensteuerungen Steuerungssysteme Allgemeines SPS-Steuerungen CNC-Steuerungen Elektronenstrahl-Schweißmaschinen und Vorrichtungen Maschinengrundaufbau Elektronenstrahlgenerator Arbeitskammer Bewegungseinrichtungen Hochspannungsversorgung, Steuer- und Regeleinrichtungen Vakuumeinrichtungen Allgemeines Physikalische Grundlagen Pumpen Meßgeräte Aufbau und Arbeitsweise von Vakuumanlagen Pumpzeiten Maschinen- und Vorrichtungsbeispiele Atmosphäre-Schweißmaschinen Aufstellen der Elektronenstrahl-Schweißmaschine Fertigungsbeispiele elektronenstrahlgeschweißter Bauteile Luft- und Raumfahrt, Turbinenbau Getriebe- und Fahrzeugbau Maschinenbau Werkzeuge Elektrotechnik Apparatebau Atmosphäregeschweißte Bauteile Prüfen der Schweißmaschine '. : Grundlagen, Prüfbedingungen Messen der elektrischen und mechanischen Parameterkennwerte Beschleunigungsspannung Strahlstrom Linsenstrom Schweißgeschwindigkeit Messen der maschinentechnischen Kennwerte 179

5 Führungsgenauigkeit Flecklagekonstanz Druckanstiegsrate Messen der Schmelzzonen-Tiefenschwankung Prüfen des Röntgenstrahlenschutzes Schweißanweisung Prüfen des Bedien- bzw. Einrichtpersonals Allgemeines Prüfungsverfahren Prüfbescheinigung Prüfer und Prüfstelle Verfahrensprüfung Prüfen von geschweißten Nähten Allgemeines Zerstörungsfreie Prüfverfahren Sichtprüfung Ultraschallprüfung Durchstrahlungsprüfung Eindring-, Wirbelstrom- und Magnetpulverprüfung Zerstörende Prüfverfahren Zugprüfung Bruchprüfung Biegeprüfung Kerbschlagbiegeprüfung Metallographische Prüflingen Härteprüfung Sonstige Prüfungen Bewerten von Schweißnaht-Unregelmäßigkeiten Allgemeines Bewertungsgruppen Risse, Poren, Lunker Bindefehler, unvollständige Durchschweißung Randkerben, Kantenversatz Naht- und Wurzelunregelmäßigkeiten Kehlnähte Schweißspritzer Schweißnaht-Nachbehandlungen Qualitätssicherung Allgemeines Steuer-, Regel- und Überwachungssysteme Kostenrechnung und Wirtschaftlichkeit Allgemeines Kostenaufwand Kosteneinsparungen- 214

6 18 Regelwerke Normen, internationale, europäische und nationale Werkstoffleistungsblätter DVS-Merkblätter und -Richtlinien Sonstige Regelwerke Weitere Elektronenstrahl-Bearbeitungsverfahren Allgemeines Härten Umschmelzen Bohren, Perforieren Kunststoffbearbeitung Schrifttum Stichwortverzeichnis Bildnachweis 242