Eine Vakuumkammer zu fertigen ist nicht dasselbe wie einen Druckbehälter zu fertigen. Ein Druckbehälter wird nach Festigkeit beurteilt, eine Vakuumkammer nach der Abwesenheit eines Wegs für Gas – und die Größe des Wegs, auf die es ankommt, wird in Mikrometern gemessen.
Was eine Schweißnaht vakuumdicht macht
Vollständige Durchschweißung ohne Einbrandkerben, ohne Endkrater und ohne Mikroporosität. Porosität ist der übliche Übeltäter: Eine Gaspore, die die Oberfläche nicht erreicht, ist harmlos, doch eine Kette von Poren, die beide Nahtflanken verbindet, ist ein Leckpfad. Sie entsteht durch Verunreinigungen – Öl, Oxid, Feuchtigkeit oder falsches Schutzgas –, weshalb die Sauberkeit vor dem Schweißen mehr zählt als die Technik währenddessen.
Schweißumgebung
Schweißnähte an Vakuumkomponenten entstehen in kontrollierter Umgebung, wobei die Fügestelle unmittelbar vorher gereinigt wird. Bei Edelstahl ist die Anlauffarbe auf der Außenseite einer Naht eine Oxidschicht; auf der Innenseite ist sie eine Kontaminationsquelle, die mechanisch oder chemisch entfernt werden muss, bevor die Kammer als sauber gilt.
Verzug und warum er ein Vakuumproblem ist
Das Schweißen einer großen Kammer verzieht sie. Das ist zuerst ein Maßproblem und erst danach ein Vakuumproblem: Ein Flansch, der nicht mehr eben ist, dichtet nicht – deshalb werden Dichtflächen nach dem Schweißen bearbeitet und nicht davor. Verzug schließt außerdem Spalte in einer Weise, die das Fertigschweißen erschwert, sodass die Passung ebenso wichtig ist wie das Schweißen selbst.
Verifikation
Jede geschweißte Kammer wird vor der Auslieferung mit dem Helium-Massenspektrometer leckgeprüft, wobei Verfahren und Nachweisgrenze pro Kammer dokumentiert werden. Eine Sichtprüfung der Naht sagt fast nichts darüber aus, ob sie UHV hält – eine Verbindung kann perfekt aussehen und mit 10⁻⁶ mbar·l/s lecken.
Werkstoffe und Wandstärken
Edelstahl 1.4307 (304L) und 1.4404 (316L) von dünnen Instrumentengehäusen bis zu dickwandigen Kammermänteln sowie Aluminium für große, leichte Kammern. Dünneres Material erfordert mehr Sorgfalt bei der Wärmeeinbringung, weil der Verzug mit fallender Wandstärke überproportional zunimmt – hier zahlt sich eine kontrollierte Schweißanweisung statt der Einschätzung des Schweißers aus.
Was wir im eigenen Haus beherrschen
- 304 / 316L stainless steel and 6061 / 5083 aluminium fabrication
- Clean-environment TIG welding with full penetration and no micro-porosity
- Helium mass-spectrometer leak testing to 1 × 10⁻⁹ mbar·l/s
- In-house electropolishing and passivation — not subcontracted
- Chamber bake-out to 150–400 °C for UHV outgassing control
- Precision-machined ISO-KF, ISO-K and CF (ConFlat) flanges
- Zeiss CMM verification to ±0.02 mm across large work envelopes
- 12 m gantry CNC machining — 12 m × 4 m × 2 m envelope
- SEMI-referenced documentation and inspection protocols
Häufig gestellte Fragen
Wie schweißt man eine Vakuumkammer dicht?
Mit vollständiger Durchschweißung, sauberen Fügestellen, korrektem Schutzgas und ohne Endkrater oder Ansatzfehler. Die häufigste Ursache undichter Nähte sind Verunreinigungen vor dem Schweißen und nicht eine schlechte Technik währenddessen – deshalb wird der Nahtvorbereitung und der Reinigung bei Vakuumarbeiten mehr Aufmerksamkeit gewidmet als in der allgemeinen Schweißfertigung.
Was ist der Unterschied zwischen Vakuumkammer-Schweißen und Druckbehälter-Schweißen?
Ein Druckbehälter wird gegen Festigkeit ausgelegt und unter Druck geprüft; eine Vakuumkammer wird gegen die Leckrate ausgelegt und mit dem Massenspektrometer geprüft. Eine Naht, die eine hydrostatische Prüfung mühelos besteht, kann mit einer Rate lecken, die UHV verhindert.
Können Sie dünnen Edelstahl verzerrungsarm schweißen?
Ja, mit kontrollierter Wärmeeinbringung und einer abgestimmten Schweißfolge. Bei dünnwandigen Arbeiten ist die Verfahrensbeherrschung am wichtigsten, weil der Verzug mit abnehmender Wandstärke schnell zunimmt und ein verzogener Flansch nicht dichtet.
Wie prüfen Sie eine Vakuumschweißnaht?
Mit dem Helium-Massenspektrometer-Lecktest, nicht visuell. Geprüft wird die fertige Kammer, Verfahren und Nachweisgrenze werden dokumentiert, und das Ergebnis wird als Protokoll pro Kammer geliefert.
Bearbeiten Sie die Kammer nach dem Schweißen?
Ja. Dicht- und Auflageflächen werden nach dem Schweißen bearbeitet, wenn der Verzug eingetreten ist, sodass sie eben und parallel ausfallen. Eine Bearbeitung vor dem Schweißen würde den Verzug direkt auf die Dichtfläche bringen.
Verwandte Fertigungskompetenzen
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