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Technologie Diffusionsschweißen:

Das Diffusionsschweißen ist ein stoffschlüssiges Fügeverfahren für Metalle, Edelstähle, Keramiken, Aluminium, Kupfer, Titan und Sonderwerkstoffe, welches höchsten Ansprüchen hinsichtlich Korrosionsresistenz und Festigkeit gerecht wird. Das Verfahren wird der Gruppe der Pressschweißverfahren zugeordnet. Es erfolgt unter Aufbringung von hohen Pressdrücken (in der Regel oberhalb der Fließgrenze der am Fügeprozess beteiligten Materialien) bei gleichzeitig hohen Temperaturen. Im Gegensatz zu vielen anderen Schweißverfahren kommt das Diffusionsschweißen ohne flüssige Phase und Fremdwerkstoffen aus.

Verfahrensbeschreibung Diffusionsschweißen:

1. Zunächst werden die zu fügenden Bauteile unter Hochvakuum auf die erforderliche Prozesstemperatur erwärmt.

2. Anschließend erfolgt die Einleitung der Presskräfte durch den Pressstempel (uniaxial). Hierbei werden die Rauhigkeitsspitzen der Materialoberflächen geglättet und so ein inniger Materialkontakt an den Fügeflächen erreicht.

3. Beim Diffusionsschweißen erfolgt die Verbindungsbildung durch diffusiven Stofftransport über die Grenzflächen hinweg. Da die Diffusionsraten stark temperaturabhängig sind, wird der Fügeprozess bei ca. 50% bis 90% der Schmelztemperatur der zu fügenden Materialien durchgeführt.
Bei ausreichend langen Haltezeiten unter hohem Pressdruck kommt es infolge von Diffusionsprozessen bei gleichzeitig stattfindendem Kornwachstum zu einem Schließen der Restporen in der Fügenaht und im Idealfall zu einer vollständigen "Ausheilung" der Fügenaht. Das Ergebnis ist ein monolithisches Bauteil ohne erkennbare Fügestelle (mikroskopisch und makroskopisch).

BILD:Gefüge des Warmarbeitsstahls 1.2343 (Fügeebene mit Pfeilen angedeutet)

Die Presskraft und die Haltezeit auf Arbeitstemperatur können von Material zu Material stark variieren und erfordern genaue metallurgische Kenntnisse, um die jeweiligen Prozessparameter abzuleiten.

Anwendungen Diffusionsschweißen: Zwar ist die Palette an möglichen Anwendungen für das Diffusionsschweißen aufgrund der zahlreichen Vorteile und Möglichkeiten des Verfahrens entsprechend groß, dennoch fristet es im industriellen Umfeld noch ein Nischendasein.

BILD:Kühlplatte aus Aluminium (AW6082)

In den letzten Jahren erkennen immer mehr Unternehmen und Forschungseinrichtungen die Potentiale des Diffusionsschweißens und etablieren den Fügeprozess in Ihre Fertigungsketten. Die Kombination aus bester Korrosionsresistenz und höchsten Festigkeiten machen das Diffusionsschweißen zum Fügeverfahren erster Wahl, wenn es darum geht, höchsten Ansprüchen gerecht zu werden. Zu den bereits etablierten Anwendungen zählen vor allem temperierte Spritzgussformen („Conformal Cooling“), Heißkanalverteilerplatten, Kühlplatten und Hochleistungswärmetauscher. Durch große Oberflächen und kleinste Kanalstrukturen lassen sich hierdurch Bauteile mit großen Wärmeübertragungsraten und damit hervorragenden Wirkungsgraden realisieren.

BILD:Diffusionsgeschweißter Mikrowärmetauscher

Presskraftunterstützes Vakuumlöten: Die Diffusionsschweißanlage bietet weiterhin die Möglichkeit, herkömmliche Vakuumlötungen mit einer Presskraftunterstützung durchzuführen. Bei diesem Verfahren sind die erforderlichen Presskräfte erheblich geringer als beim Diffusionsschweißen und haben das Ziel, den Bauteilverzug infolge von Spannungsfreisetzungen zu minimieren. Durch das presskraftunterstütze Löten werden auf diese Weise auch Vakuumlötungen von großflächigen Werkstoffverbunden ermöglicht, welche durch konventionelles Vakuumlöten nicht mit ausreichender Sicherheit gefügt werden können.

Dienstleistung/Lohnfertigung Diffusionsschweißen:

Die PVA Löt- und Werkstofftechnik GmbH verfügt am Standort Wettenberg über eine der größten, für Dienstleistungen zur Verfügung stehenden, Diffusionsschweißanlagen Europas. Wir begleiten Sie entlang der gesamten Prozesskette: angefangen von der Idee, über die konstruktive Beratung, bis hin zur fügetechnischen Umsetzung Ihrer Bauteile (Einzelentwicklungen, Einzelproduktion und Serienfertigung).

Diffusionsschweißens – Die Vorteile:

• Keine Fremdwerkstoffe am Fügevorgang beteiligt
• keine Flüssigphase während des gesamten Fügevorganges
• Hochvakuumatmosphäre: blanke Oberfläche und die Möglichkeit auch empfindliche Materialien zu fügen (Ti, Nb, Zr)
• Sehr hohe Festigkeiten (nahe an denen der Grundwerkstoffe)
• Höchste Korrosionsresistenz
• Porenfreie, visuell nicht wahrnehmbare Fügestelle
• Gleichartige Werkstoffverbunde: Edelstähle, Werkzeugstähle (1.2083, M333 usw.) Titan, Aluminium, Nickel-Superlegierungen, Keramik, Glas, Kupfer uvm.
• Verschiedenartige Werkstoffverbunde möglich: Stahl-Kupfer, Titan-Keramik, Titan-Stahl
• Großflächige Verbunde ohne Verzug


BILD:Kühlplatte mit Kanalführungen

MOV-HP: Äquivalent zu den oben beschriebenen MOV-Öfen ist auch diese Anlage mit einem vollmetallischen Heizeinsatz ausgekleidet. Für das Diffusionsschweißen verfügt die Anlage über eine uniaxiale hydraulische Presseinrichtung mit Pressplatten aus hochfestem Graphitwerkstoffen. Ein Multistempelsystem sorgt dafür, dass die Presskraft gleichmäßig über die Pressplatte verteilt wird. Das verfügbare Nutzvolumen beträgt 900x1000x450mm³ (BxLxH). Damit ist der MOV 843HP eine der größten Diffusionsschweißanlagen Europas seiner Art.

BILD:Diffusionsschweißanlage - MOV 843HP

Zur Verfügung stehende Anlagentechnik:

• MOV 843 HP

Rezipientenvolumen: 900x450x1000mm³ (BxHxL)

Max Anwendungstemperatur: 1250°C

Vakuum: max.1*10-6 mbar

 

 
     
 
   
Fragen zum Thema

Wo liegen die Schnittstellen zwischen PVA und meiner Fertigung?

Was kostet mich das Vakuumlöten?

Kann man auch in großen Stückzahlen Vakuumlöten?


Ihr Ansprechpartner

Herr Dr. Udo Broich
(0 641) 68690 - 751
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