Diffusionsschweißen
Diffusionsschweißen ist ein Sonderschweißverfahren welches hohe Investitionskosten erfordert. Es ist das einzige Fügeverfahren ohne Zusatzwerkstoffe, welches eine vollflächige Verbindung auch innenliegender Querschnitte ermöglicht. Im Ergebnis entstehen monolithische Bauteile höchster Druckfestigkeit.
Voraussetzung dafür ist eine hohe Diffusionsrate der Atome des zu verbindenden Werkstoffs. Da der Diffusionskoeffizient mit zunehmender Temperatur exponentiell ansteigt, liegen typische Fügetemperaturen bei ca. 80% der Schmelztemperatur (berechnet in Kelvin). Die Festigkeit diffusionsgeschweißter Bauteile entspricht der des Grundwerkstoffs nach entsprechender Wärmebehandlung.
Diffusionsschweißen erfolgt batchweise unter Hochvakuum oder Schutzgas. Somit erfährt immer das gesamte Bauteil eine Wärmebehandlung. Es kann keine rasche Abkühlung erfolgen. Je nach Werkstoff sind unerwünschte Eigenschaftsänderungen möglich (z. B. des Korrosionsverhaltens).
Die Kosten des Diffusionsschweißens sind stark von den Anforderungen und der Teilegröße abhängig. Bei Mehrfachschweißungen ist zu prüfen, ob
- die Streuung der Verformung in einer Ebene sowie
- die Dickenvariation für großformatige Teile
toleriert werden können. Insbesondere bei großflächigen und dünnen Teilen, die über die gesamte Fläche verteilte Vielfach-Mikrostrukturen enthalten, ist mit ungleichmäßiger Verformung zu rechnen. Druckverluste oder Durchsatz können von Bauteil zu Bauteil variieren. Ein Orientierungswert für die Toleranz der Bauteildicke nach dem Diffusionsschweißen für eine DIN-A4-Fläche ist h = 0,3 mm.