Diffusionsschweißen produziert keine Schweißnähte, Fotolia©Composer

Diffusionsschweißen wieder im Kommen

Bild: Diffusionsschweißen produziert keine Schweißnähte, Fotolia©Composer

Diffusionsschweißen ist eine bereits 50 Jahre alte Technik, Metallteile ohne Zusatzwerkstoffe fugenlos zu verbinden. Durch sehr glatte Verbindungsflächen, hohen Druck und Temperaturen wenig unterhalb der Verformungsgrenze (Solidustemperatur) können hochwertige Schweißverbindungen besonders bei großflächigen Strukturen ohne Festigkeitsverluste erreicht werden, wobei ein Bauteilverzug vermieden wird.

Flächige Verbindung ohne Schweißnaht

Durch äußere Kraft und Erwärmung kommt es beim Diffusionsschweißen zu einem Kornwachstum über die Fügeflächen hinweg, sodass die Halbzeuge zu einem monolithischen Bauteil zusammenwachsen. Entscheidend dabei sind die vier Parameter Temperatur, Atmosphäre in der Anlage, Zeit und die erforderliche Flächenpressung. Temperatur und Wärme können einfach in einem Schutzgas- oder Vakuumofen eingestellt werden, schwierig ist die gleichmäßige Kraftverteilung bei hohen Temperaturen. Oft werden deshalb Pressvorrichtungen in Vakuumöfen integriert.

Vorteile gegenüber anderen Schweißverfahren

Diffussionsschweißen hat gegenüber anderen Schweißverfahren oder Fügemethoden wie Loten oder Kleben folgende Vorteile:

  • Die Festigkeiten erreichen fast die Grundwerkstofffestigkeit
  • Die Fügestelle ist mikroskopisch nicht zu erkennen
  • So kann es an der Fügestelle zu keinem Korrosionsangriff kommen
  • Großflächige Verbindungen mit geringem Materialverzug
  • Metallisch blanke Bauteile nach dem Zusammenfügen
  • Verschiedene Metalle lassen sich miteinander verbinden
  • Während des Fügevorgangs kommt es zu keiner flüssigen Phase

Nahtlose Verbundwerkstoffe aus verschiedensten Metallen

Für Diffussionsschweißen eigenen sich beispielsweise Kupfer, verschiedene Werkzeug- und Edelstähle, Molybdän oder Titan. Aber auch hochlegierte und niedrigschmelzende Aluminiumwerkstoffe können zusammengefügt werden. Dabei muss eine geringfügige Materialstauchung einkalkuliert und eine möglichst geringe Ebenheitstoleranz der Flächen gegeben sein.

Werkzeugbau, Energietechnik und Chemie beleben die Nachfrage

Trotz seiner Bekanntheit und Vorteile ist Diffussionsschweißen in Deutschland wenig verbreitet. Allerdings sorgt die steigende Nachfrage an großflächigen Verbindungen derzeit besonders im Werkzeugbau, der Energietechnik und in der chemischen Industrie für eine Renaissance des Diffusionsschweißens. Es wird für Werkzeugeinsätze im Spritzgießbereich, Heißkanal-Verteilerplatten, PCHE und Mikroreaktoren genutzt. Dabei eröffnet das verbundschweißen mehrerer Metallschichten ohne Fremdwerkstoffe besonders bei kleinen Anwendungen eine Präzision, die mit anderen Schweißverfahren kaum zu erreichen wäre.

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