Vakuumschweißen

Vakuumschweißen bezeichnet ein Schweißverfahren, bei dem der Schweißprozess in einer Vakuumumgebung stattfindet, um Oxidation, Kontaminationen und Störungen durch Gasbindungen zu vermeiden. Die bekanntesten Ausprägungen sind das Elektronenstrahlschweißen im Hochvakuum und das Vakuumdiffusionsschweißen.

Elektronenstrahlschweißen (EBW) erfolgt in einer Vakuumkammer: Ein fokussierter Elektronenstrahl trifft die Verbindungsfläche und schmilzt das Metall, wodurch eine tiefe Penetration bei relativ geringer Wärmeeinwirkung möglich ist. Da der Schweißprozess weitgehend ohne Schutzgas auskommt, entfällt der Bedarf an Zusatzstoffen. EBW erzeugt schmale, tiefe Nähte mit geringem Verzug und eignet sich für eine Vielzahl von Metallen, insbesondere Edelstahl, Titan, Nickelbasis- und Superlegierungen. Typische Anwendungen finden sich in der Luft- und Raumfahrt, Nukleartechnik, Medizintechnik und im Maschinenbau. Nachteile sind die hohen Installations- und Betriebskosten, strenge Vakuumbedingungen, begrenzte Zugänglichkeit der Fügeteile sowie der Bedarf an sorgfältiger Oberflächenreinigung vor dem Schweißen.

Vakuumdiffusionsschweißen: Bei dieser Form werden die Fügeteile passgenau aufeinandergesetzt, in eine Vakuumkammer gebracht und bei erhöhten Temperaturen sowie kontrolliertem Druck über längere Zeiten verbunden, ohne dass eine Schmelze entsteht. Die Fügelemente bilden Diffusionsverbindungen, oft auch bei dissimilaren Materialien. Vorteile sind geringe Verformung, glatte Fugenflächen und die Möglichkeit komplexer Geometrien. Nachteile sind lange Prozesszeiten, hohe Anforderungen an Oberflächenqualität und Limitierungen durch Materialpaarung.

Auswahlkriterien umfassen Materialpaarung, Wandstärke, geforderte Festigkeit, Bauteilgröße, Stückzahl, Kosten und verfügbare Ausrüstung. In der Praxis werden Normen und Qualitätsstandards beachtet, die Prozessführung und Qualifikation des Personals sichern.