Systems & Services for EB Welding, Laser in Vacuum Welding & Additive Manufacturing in Vacuum
Electron Beam

EB Oberflächenbehandlung

Die Oberflächenbehandlung mit Elektronenstrahltechnik bietet ein vielseitiges Spektrum an Methoden:

Härten, Umschmelzen, Oberflächenstrukturierung, Gravieren und Polieren.


Sie alle können sehr genau und effizient angewendet werden. Darüber hinaus können diese in ein System integriert werden, was eine maximale Auslastung der Anlagen ermöglicht.

Die Werkstückoberfläche ist die physikalische Schnittstelle oder Grenze zu seiner Umgebung. Dies kann die Umgebung (z. B. Gas, UV-Licht, Flüssigkeiten, Feuchtigkeit, Strahlung, aggressive Lösungsmittel usw.) oder andere Materialien (z. B. Metalle, Nicht-Metalle usw.) sein.

 

Die Oberflächenbehandlung soll die Korrosionsbeständigkeit, die Härte und das Aussehen der Oberfläche auf kleinen oder großen Flächen des Werkstücks verbessern.

 

Die Strahltechnik modifiziert diese Oberfläche präzise und wiederholbar

Prinzip der Strahloberflächenbehandlung


Abhängig von der Anwendung und dem beteiligten Material treten unterschiedliche Effekte auf.


Härten:


Der Strahl heizt die Grenzfläche über die Austenit-Temperatur hinaus auf. Der Wärmestrom in die umgebende kühlere Masse kühlt sie schnell ab. Diese Selbstabschreckung erfordert kein weiteres Kühlmittel. Die hohe Leistungsdichte des Strahls erzeugt lokal die notwendigen Temperatur-gradienten. Es ist auch möglich, unterhalb des Schmelzpunktes zu bleiben und Gefügeveränderungen zu erzwingen, während die Werkstückoberfläche im festen Zustand bleibt.


Umschmelzen:


Der Strahl erwärmt die Grenzfläche über die Schmelz-temperatur und modifiziert die Legierung oder dispergiert unlösbare Hartpartikel wie WC.



Oberflächenstrukturierung:

Der Strahl schmilzt das Material bis zu einer definierten Tiefe auf und bildet Rillenmuster. Diese frei gestaltbaren Muster mit einer definierten Oberflächenrauheit sind z.B. für medizinische Anwendungen wichtig, um einen Bakterienfilm zu minimieren.



Gravieren:

Der präzise steuerbare Strahl graviert das Werkstück entweder als Hauptprozessschritt oder nach Abschluss eines anderen Strahlbearbeitungsprozesses. Die Gravur kann exakt positioniert werden und markiert das Werkstück sichtbar und maschinenlesbar (z. B. Data-Matrix, etc.)



Polieren:


Mechanisches Polieren von schlecht wärmeleitenden Materialien wie Titan kann zu lokalen Verpuffungen führen. Ein Strahl erzielt positive Ergebnisse, indem er nur die Grenz-fläche aufschmilzt und kontrolliert sowie die Glätte, den Glanz und die Härte verbessert.

Elektronenstrahloberflächenbeahandlung / symbolische Darstellung

Eigenschaften und Vorteile


Die Elektronenstrahl-Oberflächenbehandlung bietet hervorragende Möglichkeiten, die Eigenschaften der Oberfläche in gewünschter Weise zu modifizieren.


  • Hoch-Vakuum-Bedingungen von etwa 10-4 mbar in der arbeitenden Prozesskammer: 
    Das Vakuum wirkt sich positiv auf das geschmolzene Material aus, indem es zu einer Entgasung und einer deutlichen Reduzierung von möglichen Poren oder anderen Verunreinigungen in der Schmelzzone führt. 


  • Extrem vielseitige und steuerbare Strahleigenschaften:
    Durch die präzise Steuerung der Strahlparameter hinsichtlich Fokussierungsgrad, Strahlleistungsintensität, quasi trägheitsfreier Ablenkung kann der Elektronenstrahl genau eingestellt und präzise über die Fläche bewegt werden. Dies ist die Voraussetzung für eine kontrollierte und wiederholbare Veränderung der Oberflächenmerkmale hinsichtlich Struktur und metallurgischer Eigenschaften.


  • Vollautomatische Oberflächenbehandlung:
    Elektronenstrahl-Oberflächenbehandlungsanlagen sind vollautomatisch. Sie ermöglichen eine äußerst präzise Wiederholbarkeit und vollständige Rückverfolgbarkeit der relevanten Oberflächenbehandlungsparameter während der Modifikation der Oberfläche selbst pro Werkstück. Pro Werkstück kann der Oberflächenbehandlungsprozess sicher gesteuert und dokumentiert werden. Dies ist essentiell für validierte Prozesse wie z.B. in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Dies gilt nicht nur für die Produktion von Erstausrüstungen für Luft- und Raumfahrt, sondern auch für den MRO-Betrieb (Maintenance, Repair, Overhaul). Hier erleichtert die Elektronenstrahltechnologie den Oberflächenbehandlungsprozess durch extrem geringe Wärmeeinbringung und geringen Verzug des Bauteils und liefert gleichzeitig hervorragend vorhersagbare Oberflächeneigenschaften.


  • Vakuumkammern sind in verschiedenen Größen erhältlich:
    Die Elektronenstrahlbearbeitungsanlagen von EVOBEAM verfügen über Vakuumkammergrößen, die an die jeweiligen Anwendungsanforderungen angepasst sind. So wird das Volumen und damit die Evakuierungspumpzeiten minimiert. Dies hat einen erheblichen Einfluss auf die Reduzierung der Gesamtzykluszeit beim Schweißen und die Verbesserung der Gesamtproduktivität.



Zusatzinformationen


Die kontrollierte und präzise Modifikation von Oberflächen mit Elektronenstrahltechnik scheint in den letzten Jahren immer mehr Aufmerksamkeit zu bekommen.


Neben den oben genannten Anwendungen profitieren vor allem der medizinische Bereich oder andere Industrien mit extrem hohen hygienischen Standards von der Oberflächenbehandlung mit Elektronenstrahltechnik. Hier liegt der Fokus auf der Vermeidung der Besiedlung von Oberflächen mit Bakterien. Bei Prothesen oder Implantaten sind optimierte Oberflächenstrukturen für einen guten Verbund mit dem Knochengewebe entscheidend.


Für die spezifischen Anwendungen der Oberflächenbehandlung im Vakuum können wir die optimale Lösung für hohe Produktionsraten liefern: kostengünstig, schnell, vielseitig und mit höchster Genauigkeit.

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